spridning av bekämpningsmedel i banvall · 2012. 8. 27. · pesticide in railway embankments -...
Post on 23-Jan-2021
2 Views
Preview:
TRANSCRIPT
UPTEC W 12 014
Examensarbete 30 hpAugusti 2012
Spridning av bekämpningsmedel i banvall - Modellutveckling och känslighetsanalys Pesticide in railway embankments -
Model development and sensitivity analysis
Erica Peters
I
REFERAT
Spridning av bekämpningsmedel i banvall-Modellutveckling och känslighetsanalys
Erica Peters
En järnvägsbanvalls främsta syfte är att vara en stabil grund för att tåg säkert ska kunna
passera. Ogräs ska inte ges möjlighet att få fäste och vatten som tillkommer banvallen
ska lätt kunna dräneras bort, allt för att behålla banvallens stabilitet. Även ur
säkerhetssynpunkt måste banvallar hållas fria från ogräs då dessa kan skymma sikten
för lokförare samt dölja eventuella brister på rälsen. Sverige har cirka 12 000 kilometer
järnväg och på 25–30 % av dessa utförs årligen ogräsbekämpning. Trafikverket som
förvaltar majoriteten av Sveriges järnvägar, använder i dagsläget det kemiska
bekämpningsmedlet Roundup Bio för bekämpning av ogräs på banvallar. För att
förhindra spridning till känsliga akvatiska ekosystem är det av största vikt att veta hur
dessa herbicider sprids och påverkar omkringliggande miljöer.
I detta examensarbete har en spridningsmodell för bekämpningsmedel i mjukvaran
GoldSim vidareutvecklats, optimerats och känslighetstestats. Även en scenarioanalys
med så kallade ”worst-case”-simuleringar har utförts på modellen. De bekämpnings-
medel som modellen har kalibrerats efter är preparaten Arsenal 250 samt Roundup Bio.
Arsenal 250 innehåller den aktiva substansen imazapyr och användes på banvallar
mellan åren 1995 och 2004. Roundup Bio innehåller den aktiva substansen glyfosat med
dess nedbrytningsprodukt AMPA och är den herbicid som används i dagsläget.
Resultaten från simuleringsförsöken med imazapyr visade att spridningsmodellen
stämmer bra överens med uppmätta värden av imazapyr i banvallen. I grundvattnet
stämmer ej simulerade värden jämfört med uppmätta halter. Glyfosatsimuleringarna
påvisar mycket små mängder herbicider i banvall samt i grundvattnet. Känslighetstestet
visade att de känsligaste parametrarna i modellen för simulerade mängder herbicid i
banvallen är halveringstid samt Kd-värde. För simulerade koncentrationer av imazapyr i
grundvattnet är avståndet till grundvattenytan den mest känsliga parametern, liksom Kd-
värdet i banvallen, halveringstiden och nederbörden. Scenarioanalysen bekräftade teorin
om att ett litet avstånd till grundvattenytan, ett lågt Kd-värde i banvallen samt en lång
halveringstid ger en ökad koncentration av kemikalier i grundvattnet.
Sammanfattningsvis kan nämnas att simuleringsmodellen generellt fungerar bra med
imazapyr. För simulering av glyfosat och dess nedbrytningsprodukt AMPA krävs det
dock mer arbete med modellen för att Trafikverket ska kunna använda den i framtiden.
Nyckelord: Banvall, imazapyr, glyfosat, AMPA, GoldSim, känslighetsanalys
Institutionen för geovetenskaper, Luft-, vatten och landskapslära. Uppsala Universitet.
Geocentrum, Villavägen 16, SE 752 36 Uppsala.
ISSN 1401-5765
II
ABSTRACT
Pesticide in railway embankments - Model development and sensitivity analysis
Erica Peters
The stability of railway embankment is essential for safe transport. In order to ensure
safe transport, water should be allowed to freely drain. Furthermore, as the engine driver
has to be able to see signs, and people working on the embankment are supposed to
easily see flaws on the rails to ensure safety for the passing trains, plants should not be
allowed to grow on the embankment. In Sweden there are 12 000 kilometers of railway
tracks and 25–30 % of them are treated for weed control every year. The Swedish
Transport Administration is currently using the pesticide “Roundup Bio” to remove
weeds on the embankment. To prevent the dispersal of chemicals to sensitive
ecosystems, chemical transport has to be investigated carefully.
In this master thesis a transport model for the transport of pesticides has been simulated
using the software “GoldSim”. The model have been developed, optimized and
controlled by a sensitivity analysis. In addition to this an analysis of worst case
scenarios has been tested. The pesticides “Arsenal 250” with the active substance
imazapyr and “Roundup Bio” with the active substance glyphosate have been used in
the calibrating of the model.
The transport model for imazapyr shows a good estimation of the mass of herbicides in
the embankment compared to measurements. There is also a good estimation in the
groundwater even if the concentration at the beginning of the simulation period is
underestimated. The simulation with glyphosate, on the on the other hand, showed very
small quantities of both glyphosate and its degradation product AMPA
(aminometylphosphateacid) in both the embankment and in the groundwater. The
sensitivity test showed that the parameter half-life and Kd-value (adsorption capacity)
were the most sensitive parameters in the model. When it comes to the concentration in
the groundwater the distance to the groundwater level was the most sensitive parameter,
as well as the Kd-value in the embankment, the half-life and the precipitation. As
expected, the worst-case analysis showed that a small distance to the groundwater level,
a low Kd-value and a short half-life produced even larger concentrations of herbicides
in the groundwater.
In conclusion it should be mentioned that the stimulation model generally works well in
regards to with imazapyr. For stimulation of glyphosate and its metabolite AMPA more
work with the model is required for the Swedish Transport Administration to apply it in
the future.
Keywords: Railway embankment, imazapyr, glyphosate, AMPA, transport model,
GoldSim, sensitivity analysis
Department of Earth science, Air, water and Landscape science, Uppsala University.
Villavägen 16, SE 752 36 Uppsala
ISSN 1401-5765
III
FÖRORD
Detta examensarbete är en del av civilingenjörsutbildningen i Miljö - och vattenteknik
på Uppsala Universitet och omfattar 30 hp vilket motsvarar 20 veckor.
Examensarbetet har utförts på Vectura Consulting AB på uppdrag av Trafikverket.
Handledare Erik Jonsson, Vectura Consulting AB
Ämnesgranskare Roger Herbert, Institutionen för geovetenskaper, Uppsala
Universitet
Examinator Allan Rodhe, Institutionen för geovetenskaper, Uppsala
Universitet
Jag vill tacka alla underbara människor som hjälpt och stöttat mig under denna vår. Ett
stort tack till Josef, syster Jessica, Mamma och Pappa, moster Karin, kusin Kim, WEx
Upp!, Erik Jonsson, Roger Herbert, personalen på Vectura-kontoret (speciellt ”pappa”
Gustav), mina favorittjejer, Håkan, Jonas Forsman och Harald Cederlund.
”As we know, there are known knowns, there are things that we know we know. We
also know there are known unknowns, that is to say, we know there are some things we
do not know. But there are also unknown unknowns, the ones we don’t know we don’t
know” – Donald Rumsfeld, former US Secretary of Defense, February 12th
2002.
Uppsala, juni 2012
Erica Peters
Erica Peters
Copyright © Erica Peters och Institutionen för geovetenskaper, Luft-, vatten- och
landskapslära, Uppsala Universitet. UPTEC W 12 014, ISSN 1401-5765
Tryckt hos Institutionen för geovetenskaper, Geotryckeriet, Uppsala Universitet,
Uppsala 2012
IV
POPULÄRVETENSKAPLIG SAMMANFATTNING
Hur bekämpningsmedel sprider sig i järnvägsbanvallar ner till grundvattnet
Erica Peters
Från ett tågfönster tittar du säkert ofta ut över Sveriges vackra landskap. Sjöar, älvar,
ängar och skogar passerar förbi, men på banvallen finns ingenting som växer. Du
kanske undrar vad det beror på?
I Sverige finns 12 000 km järnväg. Vissa sträckor består av nyare banvallar med
material som ger god stabilitet och bra dräneringsegenskaper. Andra sträckor utgörs av
äldre banvallar där materialet i konstruktionen tagits från platsen, vilket gör att den kan
innehålla allt från bergmaterial till kolaska. Till skillnad från makadammet, som finns
på nyare banvallar, har växter lätt för att få fäste i dessa heterogena miljöer med
avseende på banvallssammansättning. Då ogräs är en säkerhetsrisk både för banvallens
stabilitet och för tågets passage måste det oönskade ogräset bekämpas. Trafikverket har
genom åren använt en rad olika bekämpningsmedel, alla med varierade bra och dåliga
effekter. I dagsläget används bekämpningsmedlet Roundup Bio, en herbicid som även
används inom jordbruket och i parker. Då järnvägar ofta kantas av vattendrag,
dricksvattenbrunnar och viktiga ekosystem är det av största vikt att medlet som tillförs
på banvallarna inte sprids vidare till dessa känsliga miljöer utan istället stannar och
bryts ned i banvallen.
För att få kännedom om hur bekämpningsmedel sprider sig i banvallsmiljöer har en
simuleringsmodell skapats av konsultföretaget Golder Associates AB (Golder) och
sedan utvecklats vidare av Vectura Consulting AB (Vectura). Mjukvaran som modellen
är uppbyggd i heter GoldSim och används bland annat i USA för säkerhetsanalys av
planerad slutdeponering av kärnbränsle. Trafikverkets förhoppning är att de ska kunna
använda modellen för att simulera vad som händer vid byte av bekämpningsmedel eller
vid besprutning av en ny miljö.
I detta examensarbete har uppgiften varit att titta närmre på denna simuleringsmodell,
utvärdera den samt göra den bättre. Modellen har kalibrerats mot tidigare uppmätta
värden av den aktiva substansen imazapyr som finns i det bekämpningsmedel som
Trafikverket använde mellan åren 1995 och 2004, nämligen Arsenal 250. Detta då det
finns fler mätdata för det ämnet än vad det finns för den aktiva substansen glyfosat som
finns i Roundup bio, som endast använts i några år.
För att ta reda på vilka parametrar som är särskilt känsliga och därmed ger stort utslag
på koncentrationsbestämningen i banvallen och i grundvattnet har en känslighetsanalys
gjorts på modellen.
Simuleringar visar att simuleringsresultaten stämmer väl överens med uppmätta värden
för massan imazapyr i banvallen. I grundvattnet visar dock modellen på bra
uppskattningar av imazapyrkoncentrationer endast i slutet av simuleringsperioden.
Efter känslighetsanalysen har det kunnat konstateras att Kd-värdet och halveringstiden
är de känsligaste parametrarna i modellen. Kd-värdet är en fördelningskoefficient och
beskriver hur mycket av bekämpningsmedlet som fastnar på bankmaterialet och hur
V
mycket som stannar i marklösningen, alltså vattnet som rör sig genom banvallen till
grundvattnet. Parametern avstånd till grundvattenytan är den viktigaste parametern att
ta hänsyn till för att få bra uppskattningar av imazapyrhalter i grundvattnet. Även Kd-
värdet i banvallen, halveringstiden och nederbörden är viktiga att ta hänsyn till.
Eftersom Trafikverket i dagsläget använder Roundup Bio på banvallarna har
simuleringsmodellen även anpassats efter detta bekämpningsmedel. Skillnaden mellan
denna modelluppställning och modelluppställnigen med imazapyr är att det endast finns
uppmätta värden att jämföra med från grundvattnet. Detta medför att ingen säker
slutsats kan dras huruvida modellen stämmer eller inte. Modellen överensstämmer dock
med genomförda fältundersökningar som visat att det är svårt att hitta halter av glyfosat
och även dess nedbrytningsprodukt AMPA i grundvattnet.
Sammanfattningsvis kan nämnas att simuleringsmodellen generellt fungerar bra med
imazapyr. För simulering av glyfosat och dess nedbrytningsprodukt AMPA krävs det
dock mer arbete med modellen för att Trafikverket ska kunna använda modellen i
framtiden. För att kunna göra det behövs vidare provtagningar för glyfosat och AMPA
för att kunna kalibrera modellen ytterligare. Vid val av ny besprutningsplats eller val av
nytt bekämpningsmedel bör särskild hänsyn tas till avståndet till grundvattenytan, Kd-
värdet samt halveringstiden.
VI
ORDLISTA OCH FÖRKORTNINGAR
Adsorption När ett fast ämne binder ett ämne från en vätska eller en gas.
Akvifär Geologisk bildning som kan lagra grundvatten som är
utvinningsbart.
AMPA Aminometylfosforsyra, nedbrytningsprodukt från glyfosat.
Arsenal 250 Kemiskt ogräsbekämpningsmedel som användes av
Trafikverket på järnvägsbanvallar mellan åren 1995 och
2004.
Ballast Stenmaterial såsom sand, grus och sten. Används som
fyllnadsmaterial i järnvägsbanvallar.
Bankfyllning Den fyllning som är under makadammet på en
järnvägsbanvall.
Diffusion Transportprocess som drivs av koncentrationsgradienter.
Diffusivitet Diffusionsprocessen i ett medium, t ex i marken.
Effektiv porositet Volymandel av de hålrum som finns i marken som är
tillgängliga för vattenströmning.
Glyfosat Den aktiva substansen som finns i bekämpningsmedlet
Roundup Bio.
Herbicid Samlingsnamn för kemiska bekämpningsmedel som används
för att bekämpa växter.
Hydrolys Kemisk reaktion där en bindning klyvs genom en reaktion
med vatten.
Imazapyr Den aktiva substansen som finns i bekämpningsmedlet
Arsenal 250.
Kd Fördelningskoefficient som beskriver adsorption av ett löst
ämne till fast material, t ex partiklar.
KOC Fördelning som beskriver tillgången till organiskt kol.
Log KOW Fördelning som beskriver bioackumuleringsförmågan i
växter.
Makadam Krossad sten, används som underlag till järnvägsspår.
VII
Metabolit En nedbrytningsprodukt som bildas då ett ämne genomgått
en kemisk reaktion.
Monte Carlo simulering En statistisk metod där det sker en slumpvis upprepning av
data för att beräkna fram ett resultat.
Percentil Beskrivning av spridningen i en fördelning.
Persistenstid Nedbrytningstid.
Roundup Bio Kemiskt bekämpningsmedel som används av Trafikverket på
järnvägsbanvallar.
Stokastisk Slumpmässig.
t1/2 Halveringstid. Den tid det tar för ett ämne att halvera sin
koncentration (med t ex hänsyn till nedbrytning).
Vattenhalt Kvoten mellan vattenvolymen och jordvolymen.
Vätmedel Ämne som sänker ytspänningen hos en vätska. Används
tillsammans med kemiskt bekämpningsmedel och vatten, för
att medlet ska komma i ”närmre kontakt” med växten.
VIII
INNEHÅLLSFÖRTECKNING 1. INLEDNING .................................................................................................................... 1
1.1 SYFTE OCH MÅLSÄTTNING................................................................................. 2
1.2 AVGRÄNSNING ...................................................................................................... 2
1.3 DISPOSITION .......................................................................................................... 2
2. BAKGRUND .................................................................................................................... 3
2.1 ANVÄNDNING AV OGRÄSMEDEL ...................................................................... 3
2.2 TIDIGARE STUDIER ............................................................................................... 3
2.3 BANVALLENS UPPBYGGNAD ............................................................................. 5
2.3.1 Äldre banvall ..................................................................................................... 5
2.3.2 Nyare banvall ..................................................................................................... 6
2.4 KEMISK OGRÄSBEKÄMPNING ............................................................................ 6
2.4.1 Allmänt .............................................................................................................. 6
2.4.2 Historik .............................................................................................................. 7
2.4.3 Spridningsteknik och försiktighetsåtgärder ......................................................... 7
2.4.4 Spridningsvägar och spridningsprocesser ......................................................... 10
2.4.5 Arsenal 250 - Imazapyr .................................................................................... 13
2.4.6 Roundup Bio - Glyfosat ................................................................................... 13
2.4.7 Miljömål .......................................................................................................... 14
2.4.8 Lagstiftning...................................................................................................... 15
3. MATERIAL OCH METODER ....................................................................................... 16
3.1 STUDIEOMRÅDEN OCH TYPMILJÖER.............................................................. 16
3.1.1 Studieområde för imazapyr .............................................................................. 16
3.1.2 Studieområde för glyfosat ................................................................................ 16
3.2 PROVTAGNING OCH DATA ................................................................................ 17
3.2.1 Provdata för imazapyr från provplatsen Ina ...................................................... 17
3.2.2 Provdata för glyfosat vid provplatserna Skörpinge, Hasselfors och Lunda......... 20
3.3 PROBLEMSTÄLLNING ........................................................................................ 23
3.3.1 Simulering med imazapyr................................................................................. 23
3.3.2 Simulering med glyfosat .................................................................................. 23
3.4 PROGRAMBESKRIVNING ................................................................................... 23
3.4.1 GoldSim .......................................................................................................... 24
3.5 SPRIDNINGSMODELLENS UPPBYGGNAD ....................................................... 25
3.5.1 Konceptuell modell och geometri ..................................................................... 25
IX
3.5.2 Modellparametrisering, imazapyr ..................................................................... 27
3.5.3 Modellparametrisering, glyfosat ....................................................................... 28
3.5.4 Nederbörd och temperatur ................................................................................ 30
3.5.5 Antaganden ...................................................................................................... 30
3.5.6 Sannolikhetsbaserad metodik ........................................................................... 30
3.6 KÄNSLIGHETSANALYS AV IMAZAPYRMODELL ........................................... 31
3.7 OPTIMERING AV IMAZAPYRMODELLEN ........................................................ 31
3.8 EFFEKTIVITETSTEST AV IMAZAPYRMODELL ............................................... 31
3.9 STATISTISKT BEARBETING AV IMAZAPYRMODELL .................................... 32
4. RESULTAT .................................................................................................................... 33
4.1 MODELLUPPBYGGNAD OCH MODELLUTVECKLING AV
IMAZAPYRMODELL ....................................................................................................... 33
4.2 SIMULERING MED IMAZAPYR .......................................................................... 34
4.3 ANALYSER AV IMAZAPYRMODELL ................................................................ 39
4.3.1 Känslighetsanalys av imazapyrmodell .............................................................. 39
4.3.2 Optimering av imazapyrmodell ........................................................................ 42
4.3.3 Effektivitetstest på imazapyrmodell .................................................................. 42
4.3.4 Statistisk bearbetning av imazapyrmodell ......................................................... 43
4.4 MODELLUPPBYGGNAD OCH MODELLUTVECKLING AV
GLYFOSATMODELL ....................................................................................................... 44
4.5 SIMULERING MED GLYFOSAT .......................................................................... 46
4.5.1 Simuleringar av glyfosat vid olika scenarier ..................................................... 51
5. DISKUSSION ................................................................................................................. 53
5.1 SIMULERING MED IMAZAPYR .......................................................................... 53
5.2 ANALYSER AV IMAZAPYRMODELL ................................................................ 54
5.3 SIMULERING MED GLYFOSAT .......................................................................... 54
5.4 FÖRSLAG TILL FORTSATTA STUDIER ............................................................. 57
6. SLUTSATSER ................................................................................................................ 58
7. REFERENSER ............................................................................................................... 59
BILAGA A – TYPMILJÖER FÖR DE OLIKA PROVPLATSERNA ..................................... 64
BILAGA B – TVÄRSEKTION ÖVER BANVALL VID INA................................................. 65
BILAGA C – UPPBYGGNAD IMAZAPYRMODELL .......................................................... 66
BILAGA D – RESULTAT IMAZAPYRMODELL ................................................................. 70
BILAGA E – KÄNSLIGHETSANALYS, IMAZAPYRMODELL .......................................... 76
BILAGA F – RESULTAT GLYFOSATMODELL ................................................................. 78
X
1
1. INLEDNING
Det är av största vikt att banvallar och bangårdar hålls fria från växtlighet för att
människor och gods ska kunna färdas säkert på järnvägarna. För att hålla en hög
spårkvalitet måste växtligheten minimeras och ogräs tas bort. Växter och växtrester kan
täppa igen håligheter i makadammet eller gruset på banvallen som i vanliga fall ska
dränera den, och på så sätt göra att vatten stannar kvar. Detta leder till en instabil
banvall och en sämre spårkvalitet. På vintern utgör detta speciellt en stor fara då en
vattenfylld banvall kan frysa och på så sätt flytta delar av banvallen, så kallad
tjällyftning (Almqvist, 2004). Ogräs gör det även svårt för personalen som jobbar vid
banvallar och på bangårdar att se eventuella skador och brister på rälsen (Torstensson,
2004). Det är också av största vikt att lokförare ser arbetande personal på spåret samt
trafikskyltar (Trafikverket, 2010a). Halt ogräs på spåren kan leda till att hjulen slirar och
accelerations- och bromssträckor blir längre. Torrt gräs leder till ökad risk för brand då
hjulen kan skapa gnistor och tända eld på gräset, vilket innebär en säkerhetsrisk
(Almqvist, 2004). Att bekämpa ogräset är en säkerhetsfråga, att det sker på rätt sätt är en
miljöfråga.
I dagsläget använder Trafikverket nästan uteslutande det kemiska bekämpningsmedlet
Roundup Bio, som innehåller ämnet glyfosat, för bekämpning av ogräs på banvallar och
bangårdar (Vectura, 2011a). Besprutningen sker vanligtvis i maj eller juni varje år
(Vectura, 2012a) och Trafikverket följer då gällande lagar och föreskrifter för
applikation (Trafikverket, 2012e). Då kemiska bekämpningsmedel är giftiga och kan
orsaka långvarig negativ skada vid för stor användning är det av stor vikt att veta hur
dessa sprids och hur påverkan på bland annat akvatiska ekosystem, dricksvatten-
försörjningen och växtligheten i nära anslutning till banvallen kan minimeras
(Trafikverket, 2012b).
Flera försök som gjorts av Sveriges Lantbruksuniversitet har visat att det finns en
potential till att herbicider kan läcka till grundvattnet, oftast då den applicerade
mängden är stor. Även banvallens uppbyggnad av grovt material, så kallat makadam,
som har ett lågt innehåll av organiskt material, kan vara en bidragande orsak till att de
applicerade herbiciderna kan transporteras nedåt och kontaminera grundvattnet
(Cederlund m.fl., 2004). Det kan i sin tur leda till att gränsvärdet i dricksvatten-
kungörelsen, på 0,1 µg/l (Livsmedelsverket, 2001) överskrids.
En transportmodell som visar hur ogräsbekämpningsmedel sprids i banvallar och vidare
ner i grundvattnet har utvecklats av Golder Associates AB (Golder) (Golder, 2008) och
senare Vectura Consulting AB (Vectura) (Vectura, 2011a; Vectura, 2011b) i
simuleringsprogrammet GoldSim (www.goldsim.com). För att kalibrera modellen har
simulerade resultat jämförts med uppmätta halter av imazapyr som är den aktiva
substansen i bekämpningsmedlet Arsenal 250 (Vectura, 2011b). Spridningsmodellen är
en grov massbalansmodell och ska ge en ökad förståelse av vad det är som styr
adsorption, persistenstid (nedbrytning) och transport av bekämpningsmedlen genom
banvallen till grundvattnet. Modellen beskrivs mer ingående i kommande kapitel.
2
Trafikverket vill ha tillgång till ett modellverktyg som kan simulera processer som
påverkar spridning av olika bekämpningsmedel i olika typer av banvallstyper och olika
omgivningar (Vectura, 2011a). Därför ska den befintliga spridningsmodellen utvecklas
och testas statistiskt genom en känslighetsanalys. Analysen görs med hjälp av data från
bekämpningsmedlet Arsenal 250 med den aktiva substansen imazapyr men ska sedan
justeras för bekämpningsmedlet Roundup Bio med den aktiva substansen glyfosat då
det är detta medel Trafikverket använder i dagsläget.
1.1 SYFTE OCH MÅLSÄTTNING
Syftet med detta examensarbete är att utveckla en befintlig spridningsmodell genom att
undersöka vilka kemiska och fysikaliska parametrar som har störst inverkan på
spridningen av olika kemiska bekämpningsmedel i marken och att kalibrera modellen
mot observerade halter av bekämpningsmedlet imazapyr. Efter genomförd analys ska
användaren veta vilka parametrar som är känsliga i modellen och på så sätt påverkar
slutresultatet.
Målet med projektet är att utveckla ett modellverktyg som kan påvisa hur
bekämpningsmedel sprider sig i banvallar för olika banvallstyper och olika
omgivningar. Projektet består av följande delmål:
o Utveckla befintlig spridningsmodell.
o Öka användarvänligheten för praktisk användning
o Göra en känslighetsanalys på befintlig spridningsmodell med hjälp av det
kemiska ogräsbekämpningsmedlet Arsenal– 250 med den aktiva substansen
imazapyr.
o Göra simuleringar i befintlig spridningsmodell med det kemiska ogräs-
bekämpningsmedlet Roundup Bio med den aktiva substansen glyfosat.
1.2 AVGRÄNSNING
Examensarbetets avgränsningar har främst varit modellens begränsningar då
simulerings-modellen beskriver grundläggande transportprocesser och använder en
robust sannolikhetsbaserad metodik. De aktiva substanserna som har använts i modellen
är imazapyr och glyfosat. Modellkalibrering har skett endast med avseende på
parametrarna avstånd till grundvattenyta, partikelproduktion, grundvattenvolymen,
nederbörd, dos aktiv substans, Kd-värde i banvall samt halveringstid. De typmiljöer
som har använts i scenarioanalysen (”worst-case”-simuleringarna) har begränsats till en
ändring av parametrarna avstånd till grundvattenytan, Kd-värde samt halveringstid.
Teoridelen har begränsats till de aktuella ämnena imazapyr och glyfosat.
1.3 DISPOSITION
Examensarbetet är uppdelat i två delar, en teoridel och en simuleringsdel. Teoridelen
återfinns i kapitel 2. Studier av litteratur till teoridelen har gjorts för att få kunskap om
kemiska bekämpningsmedel, gällande lagar, spridningsmetoder, spridningsvägar samt
hur den befintliga spridningsmodellen fungerar. I simuleringsdelen har simuleringar
gjorts med imazapyr och glyfosat. Metoder och material finns i kapitel 3 och resultat i
kapitel 4. I kapitel 5 förs diskussioner av resultaten och i kapitel 6 finns slutsatser.
3
2. BAKGRUND
2.1 ANVÄNDNING AV OGRÄSMEDEL
I dagsläget utförs årligen ogräsbekämpning på 25–30 % av Sveriges 12 000 kilometer
långa järnvägar (Torstensson, 2001; Trafikverket, 2012g). Metoden som används är
nästan uteslutande kemisk ogräsbehandling. Andra metoder som mekanisk röjning eller
termisk behandling är både tidskrävande men också i jämförelse med kemisk
behandling betydligt mer kostnadskrävande. De sträckor som inte tillåter kemiska medel
såsom sträckor över vattentäkter eller vattendrag behandlas dock med alternativa
metoder på grund av miljöaspekterna. Forskning om nya metoder och nya, mindre
farliga, preparat pågår ständigt i ett nära samarbete med Sveriges Lantbruksuniversitet
(SLU). Harald Cederlund (Trafikverket, 2010a), forskare inom mikrobiologi på SLU,
menar att vilket preparat som används är en avvägning av hur effektivt det är och hur
det uppträder i banvallen. Preparatet måste brytas ned tillräckligt snabbt och det får inte
vara för rörligt så att det når grundvattnet. Arbete med att hitta ett preparat som har rätt
egenskaper vad gäller både effekt och miljö pågår fortlöpande (Trafikverket, 2010a).
Preparaten som Trafikverket använder är godkända av kemikalieinspektionen och själva
besprutningen följer Naturvårdsverkets anvisningar. Ett specialdesignat ogräståg har
utvecklats i samarbete med SLU där besprutningsmetoden innebär att en begränsad
andel bekämpningsmedel används och bara där det behövs. I dagsläget används det
kemiska bekämpningsmedlet Roundup Bio med den aktiva substansen glyfosat.
Glyfosat är biologiskt nedbrytbart och används även inom jordbruket (Trafikverket,
2010a). Glyfosat uppför sig annorlunda i banvallsmiljö jämfört med vad det gör på
jordbruksmark då banvallen har lägre innehåll av lera och organiskt material vilket
normalt sett innebär färre mikroorganismer som kan bryta ned preparatet. Det betyder
att föroreningen blir mer mobil samt att nedbrytningshastigheten minskar (Torstensson,
2001). På grund av detta har SLU gjort studier av medlet i banvallsmiljö samtidigt som
ett miljökontrollprogram har utförts av Trafikverket sedan 2007 där man tagit
grundvattenprover och jordprover på vissa utvalda ställen runt om i landet.
Provplatserna har valts ut för att representera olika typmiljöer, se bilaga A (Vectura,
2011a).
Genom att använda ren makadam i banvallarna får ogräset svårt att få fäste. I äldre
banvallar finns mer finkornigt material som gör att växter kan få fäste (detta diskuteras
mer i kommande kapitel). I och med att nya järnvägar byggs och äldre rustas upp
minskar därför på lång sikt behovet av ogräsbekämpning (Trafikverket, 2010a).
2.2 TIDIGARE STUDIER
Omfattande studier av hur olika kemiska bekämpningsmedel sprider sig i banvallar har
utförts på SLU. Börjesson m.fl., (2004) beskriver hur bekämpningsmedlet imazapyr
sprids i svenska järnvägsbanvallar. Studien visar tre faktorer som anses viktiga för
spridningen av imazapyr i banvallar till grundvattnet; tillgången på ett lager av
organiskt material i jordprofilen, jordens pH och applicerad dos imazapyr. Alltså kan
miljöriskerna minimeras vid mindre doser samt vid införande av adsorptionslager i
4
banvallen under byggnation. Cederlund m.fl. (2004) menar att en minskad dos
herbicider på banvallen kan minska spridningen. Vid låg mikrobiologisk aktivitet, på
grund av liten ackumulation av organiskt material på banvallarna, minskar den
biologiska nedbrytningen av medlet.
Hur den aktiva substansen glyfosat beter sig på banvallar presenterades i en rapport av
Torstensson m.fl. (2005). Genom tester gjorda mellan 1984 och 2003 visade det sig att 5
liter bekämpningsmedel per hektar är en lagom dos för effektiv bekämpning. Det visade
sig även att det mesta av glyfosats nedbrytningsprodukt AMPA (aminometylfosforsyra)
återfanns 30 cm ner i marken. Dock rekommenderas en maximal dos på 3 liter Roundup
Bio per hektar för att förhindra förorening av grundvattnet. Andra slutsatser var att
herbicidernas rörlighet i banvallar inte kan jämföras med hur de rör sig i jordbruksmark,
att även om de testade herbiciderna normalt inte tog sig längre ner än 30 cm ner i
makadammet på banvallen, betyder inte det att starkt adsorberande herbicider inte kan
ta sig ännu längre ner i profilen genom partikeltransport eller preferentiella flödesvägar
(flöden genom grova kanaler i marken). Studierna visade även att glyfosat är starkt
adsorberande i banvallar. Även Jarvis m.fl. (2006) rapporterar om vikten av partikel-
bunden transport.
2005 gjordes en förstudie, av konsultföretaget Sweco, om möjligheten att ta fram ett
miljökontrollprogram för användning av kemiskt ogräsbekämpningsmedel på Sveriges
järnvägar. Beställningen av en förstudie gjordes av dåvarande Banverket. Parallellt med
förstudien gjordes också ett examensarbete på SLU för att ta fram ett förslag på ett
verktyg i from av en spridningsmodell i programvaran PowerSim
(www.powersim.com). Detta verktyg hade utvecklats i syfte att vara ett stöd till
riskbedömningen avseende spridning av kemiska bekämpningsmedel från banvallar till
grundvattnet. Data till modellen användes från två olika provpunkter längs med
järnvägen i Ina, strax väster om Söderhamn. Utifrån simuleringsresultaten från
PowerSim-modellen drogs slutsatsen att partikelbunden transport är av stor vikt för hur
stor mängd herbicider som transporteras genom banvallen (Almqvist, 2004).
I enlighet med förstudien och en omfattande inventering av järnvägsbanvallar runt om i
Sverige 2006 för att hitta lämpliga provtagningsplatser, påbörjades 2007 ett
rikstäckande miljökontrollprogram. Programmets syfte är att få ett bättre grepp om
användningen av kemiska bekämpningsmedel på banvallar. Mellan åren 2007 och 2010
samlades grundvattenprover in med olika tidsintervall efter besprutningen med
Roundup Bio. Sammanfattningsvis påträffades glyfosat eller AMPA i 17 av de totalt
289 analyserade grundvattenproverna, och då i uppmätta halter mellan 0,1 och 0,4 µg/l
(gränsen för dricksvatten är 0,1 µg/l enligt Livsmedelsverket, 2001). 12 av dessa 17
prover återfanns på provplatsen Skörpinge utanför Ängelholm, där de uppmätta halterna
av glyfosat eller AMPA inte avvek från halter i grundvattnet i närliggande
jordbruksmarker där troligtvis Roundup Bio används. De resterande fyra proverna med
uppmätta halter återfanns på provplatsen Hasselfors och där kunde förekomsten endast
härledas till besprutningen av järnvägen (Vectura, 2011a). Även ett prov från Lunda
påvisade glyfosathalter i grundvattnet.
5
Cederlund m.fl. (2008) har konstaterat att miljön i banvallar inte är optimal för
mikroorganismer, eftersom banvallar har för låg halt av organiskt material. Det
konstaterades också att det är svårt att förutse miljökonsekvenserna för herbicider i
banvallar.
Bergström m.fl. (2010) menar att AMPA bryts ned snabbare än glyfosat, speciellt i
jordar med hög andel lera. Trots frekventa regn visade studierna på att resterna (glyfosat
och AMPA) till största del var lokaliserade i det översta jordlagret. Detta indikerar på
att mobiliteten är relativt låg.
Den befintliga simuleringsmodell som stått till grund för detta examensarbete
presenterades 2011 i en rapport av Vectura Consulting AB (Vectura, 2011b). Modellen
som gjorts i mjukvaran GoldSim visar jämförelser mellan simuleringsresultat och
observerade halter av imazapyr. Slutsatsen i rapporten där modellen presenterades var
att en kombination av fältförsöken och simuleringar i modellen ger en ökad förståelse
för transportprocesserna i banvallen. Dock konstaterades att en vidare statistisk analys
bör göras på modellen för att få insikt i vilka parametrar det är som styr och som ger
den bästa anpassningen till uppmätta halter imazapyr från fältförsöken.
2.3 BANVALLENS UPPBYGGNAD
Det är av största vikt att banvallskonstruktionen främjar stabilitet och har en bra
hållfasthet för att garantera säkerheten för passerande tåg (Trafikverket, 2010b). När
Trafikverket talar om en banvall delas den upp i en närzon och i en fjärrzon. Närzonen
består av själva järnvägen och då också de preparerade markytorna och de områden som
ligger nära själva banvallen. Närzonen tillhör själva järnvägsanläggningen och anses
därför inte behöva samma höga krav och regler som områdena utanför. I fjärrzonen
ingår den naturliga miljön som finns omkring närzonen. Olika hydrogeologiska
typmiljöer kan beskriva platsens geologiska uppbyggnad, vattenflödesegenskaper samt
föroreningstransport (Vectura, 2011a).
Mellan åren 1850 till 1920 byggdes de flesta av Sveriges järnvägar vilket innebär att
majoriteten av banvallarna är av äldre modell (Almqvist, 2004). Äldre och nyare
järnvägsbanvallar skiljer sig åt till viss del i konstruktionen vilket har betydelse för hur
kemiska bekämpningsmedel transporteras i dem (Cederlund m.fl., 2008). Generellt
består en nyare banvall av två till tre lager, alla med olika egenskaper för att försvåra
spridning av föroreningar men samtidigt se till att vatten dräneras bort och småpartiklar
inte fastnar, då detta kan ge upphov till att växter får fäste. Den största skillnaden
mellan en gammal och en ny banvall är underballasten, som hos en ny banvall är mer
homogen och hos en gammal är heterogen om den ens existerar (Vectura, 2011a).
Nedan beskrivs äldre och nyare banvall mer i detalj.
2.3.1 Äldre banvall
Äldre banvallar kan skilja sig markant från varandra och ha stora lokala skillnader i
konstruktion och material. Platsens förutsättningar har oftast legat till grund för själva
utformningen av banvallen vilket gör att det inte går att exakt beskriva en typisk
uppbyggnad av en äldre banvall. Dock kan sägas att banvallens ballast består av
6
makadam och att mäktigheten på detta lager varierar men oftast finns en underballast
och bankfyllning som består av olika berg- och jordmaterial. Oftast finns även en
frostisolering för att skydda banvallen från tjällyftning. I äldre banvallar består
frostisoleringen av många olika material, t ex kolaska, torv, mineralull, träslipers och
slaggmaterial. Allt beroende på vad som fanns på just den platsen där banvallen
byggdes (Almqvist, 2004).
2.3.2 Nyare banvall
Idag byggs banvallarna, till skillnad från de äldre, på liknande sätt överallt (figur 2-1).
En ny banvall har högre krav på de olika lagren såsom val av material och geometri
(Vectura, 2011a). Konstruktionen består av en överbyggnad, bestående av räls, slipers,
växlar och fästen, samt en underbyggnad bestående av själva banvallen (Jansson, 2001).
Under rälsen ligger ett lager med ballast av grovt material såsom makadam och/eller
sand och grus (Cederlund m.fl., 2008). Ballasten ska vara av god kvalité, vilket
inkluderar material som har bra hårdhet, är slitstarkt, innehåller lite organiskt material
samt är fri från lera (Jansson, 2001). En generell trend är att halten organiskt material
där ämnen kan adsorberas är högre närmre banvallens kant och därmed
omkringliggande mark. Även närmast rälsen är chansen stor att halten organiskt
material är stor då det oftast är svårt att komma åt vid besprutning samt att löv och annat
material kan fastna där (Cederlund, pers. medd., 2012b).
Figur 2-1. Schematisk bild över en nyare banvalls uppbyggnad (Andersson, 2002).
2.4 KEMISK OGRÄSBEKÄMPNING
2.4.1 Allmänt
Alla kemiska bekämpningsmedel klassas som giftiga varför en noggrann användning
och ett gott medvetande om gällande lagar och regler krävs (Trafikverket, 2012b). De
herbicider som kan återfinnas i svenska banvallar, såsom diuron, glyfosat och imazapyr,
består av många olika föreningar som alla skiljer sig med avseende på molekylstruktur,
flyktighet och densitet (SGI, 2002).
Sedan 2004 används enbart det kemiska bekämpningsmedlet Roundup Bio i Sverige
(Trafikverket, 2012b). En mer noggrann beskrivning av medlet finns under avsnitt 2.4.6
Roundup Bio - Glyfosat. Ett annat medel som tidigare har används på banvallarna i
7
Sverige är det kemiska bekämpningsmedlet Arsenal 250 som beskrivs närmre under
avsnitt 2.4.5 Arsenal 250 - Imazapyr. Det är utifrån detta bekämpningsmedel som den
modell som ska utvärderas har konstruerats.
2.4.2 Historik
Användningen av kemiska bekämpningsmedel på banvallar har pågått i flera decennier
men då många av dessa med tiden visat sig ge oönskade miljöeffekter har de förbjudits
en efter en, se tabell 2-1. Det kanske mest uppmärksammade fallet var på åttiotalet då
man observerade att tallar dog längs med järnvägsspåren på vissa håll i landet. Det
visade sig att tallarnas rötter hade trängt sig ned i banvallen och samlat vatten där även
diuron fanns (Gustavsson, 2007), vilket gjorde att ämnet helt förbjöds 1993.
Tabell 2-1. Olika kemiska bekämpningsmedel som använts på svenska järnvägar de senaste årtiondena
(Almqvist, 2004; Torstensson, 2005; Gustavsson, 2007).
Produkt Aktiv substans Användningsår
Karmex 80 Diuron 1974 - 1993
Roundup Glyfosat 1986 - 1987
Spectra Glyfosat 1987 - 1993
Arsenal 250 Imazapyr 1995 - 2004
Roundup Bio Glyfosat 2004 - används fortfarande
Innan 1970 användes bland annat de kemiska bekämpningsmedlen amitrol, bromacil,
diuron, manutron samt natriumklorat. Alla dessa har med tiden förbjudits på grund av
deras skadliga effekter på miljön (Gustavsson, 2007). Bytet av Roundup till Spectra
1978 var endast ett namnbyte. Roundup bio, till skillnad från Roundup, innehåller inga
tillsatser som är giftiga för vattenlevande organismer (Torstensson, 2005).
Glyfosat är inte verksam mot åkerfräken varför en kombination av glyfosat och
imazapyr användes en kort period innan imazapyr helt förbjöds 2004 då det var för
lättrörligt i banvallen (Gustavsson, 2007). Åkerfräken har ett kisellager som skyddar
mot upptag av glyfosat. Detta gör att åkerfräken i dagsläget ökar i förekomst på
banvallar (Torstensson, 2005).
2.4.3 Spridningsteknik och försiktighetsåtgärder
För att sprida bekämpningsmedlet Roundup Bio används sedan 2001 ett specialdesignat
tåg som har anpassats av Trafikverket, med stöd SLU, se figur 2-2. Ogräståget är
designat så att besprutningen hålls inom aktuellt område och minskar på så sätt
spridningen till omgivningen. För rätt spridning av det kemiska bekämpningsmedlet
finns ett datorstyrt styrsystem som beräknar mängden bekämpningsmedel, vatten samt
vätmedel (Trafikverket, 2012a). Vätmedlet gör så att ämnets ytspänning minskar och
herbiciden kommer i närmre kontakt med växten (Jonsson, muntl. kommentar, 2012a).
8
Figur 2-2. Trafikverket och SLU:s specialdesignade ogräståg (Trafikverket, 2012e).
Längst bak på tåget sitter en besprutningsanordning, en så kallad ogräsramp, som
hjälper till att applicera medlet på banan, se figur 2-3. Konstruktionen är anpassad så att
medlet ska pressas nedåt i marken för att minimera vindavdrift. Även ogrästågets
hastighet på maximalt 25 m/s hjälper till att pressa ned medlet med hjälp av fartvinden
(Trafikverket, 2012a).
Figur 2-3. Besprutningsanordning som sitter bak på ogräståget. Den så kallade ogräsrampen är designad
så att bekämpningsmedlet pressas nedåt marken för att minimera vindavdrift (Trafikverket, 2012a).
Vid arbete med kemiska bekämpningsmedel är det av största vikt att arbetet sker med
försiktighet då risken för att medlet ska hamna i känsliga vattendrag och
dricksvattenbrunnar ska förhindras (Jordbruksverket, 2011/2012). Som tidigare nämnts
är gränsvärdet för glyfosat i dricksvatten 0,1 µg/l (Livsmedelsverket, 2001) varför det är
viktigt att en säker användning av kemiska bekämpningsmedel uppehålls, speciellt vid
vattenskyddsområden.
För att förhindra att bekämpningsmedlet sprids utanför spårområdet sker besprutning
endast om det blåser mindre än 5 m/s och ingen risk för regn förefaller. Det får inte
heller finnas någon risk för regn (Trafikverket, 2012c). För att störa tågtrafiken så lite
som möjligt görs all besprutning nattetid (Trafikverket, 2012a).
9
Denna metod för spridning är certifierad med miljöstandarden ISO 14001 och
kvalitetsstandarden ISO 9000 för att ett så säkert kontrollsystem som möjligt ska uppnås
(Trafikverket, 2012e). Dock innefattar detta system endast utförande och inte en
uppföljning ifall de medlen sprids till närliggande områden intill själva banvallen
(Vectura, 2011a).
Personal som bedriver bekämpning av ogräs har behörighet att yrkesmässigt hantera
bekämpningsmedel, så kallade gröna kort, som vart femte år måste förnyas
(Trafikverket, 2012a). Det sker en kontinuerlig dialog med berörda kommuner och
lagar, förordningar och föreskrifter ska följas. Mer om detta kan läsas i avsnitt 2.4.8
Lagstiftning.
Även andra metoder för applicering av bekämpningsmedel förekommer, då på kortare
och begränsade spåravsnitt. Med den så kallade avstrykningsmetoden stryks medlet på
växterna vilket gör att mängden medel kan minskas samt att vindavdriften minskar, se
figur 2-4. Dock är denna metod inte så effektiv och proceduren måste därför ofta göras
om flera gånger per säsong till skillnad från kemisk bekämpning med ogräståget som
normalt endast behöver göras en gång per år (Trafikverket, 2012e). Avstryknings-
maskinen har dessutom en maximal hastighet på 8 km/h vilket stör den vanliga
tågtrafiken för mycket för att kunna användas på längre sträckor (Almqvist, 2004).
Andra problem med metoden är att om växterna är för stora vid avstrykningsapplicering
kan detta göra att endast de övre växterna får på sig medlet och den underliggande
vegetationen hindras från exponering (SWECO, 2005). För punktinsatser kan
ryggsprutor användas (Trafikverket, 2012e), se figur 2-4.
Figur 2-4. Bilden till vänster visar en hur metoden för avstrykning går till (Trafikverket, 2012d) Bilden
till höger visar hur punktinsatser för kemisk bekämpning med ryggspruta går till (Trafikverket, 2012e).
Även ballastrening förekommer. Det är en metod som görs med 20 – 30 års mellanrum
då man sorterar bort partiklar med små kornstorlekar vilket gör att växter inte får samma
chans att växa. Även en vegetationsspärr i form av ett tätt plast- eller betonglager kan
hindra en del växter från att få fäste (SWECO, 2005).
För maximal effekt av ogräsbekämpningen bör temperaturen vara minst 14°C samt att
behandlingen görs då det fortfarande är dagg i gräset. Då är växternas klyvöppningar
öppna och preparatet tas upp snabbare (Tham, 2006).
10
Mängden bekämpningsmedel som Trafikverket använder årligen är mellan 2 000 och
4 000 kilo aktiv substans glyfosat, vilket motsvarar mindre än en procent av Sveriges
årliga totala förbrukning (Trafikverket, 2012f).
2.4.4 Spridningsvägar och spridningsprocesser
När väl det kemiska bekämpningsmedlet hamnar på marken sprids det på olika sätt i
miljön. Beskrivning av potentiella spridningsvägar samt vilka spridningsprocesser som
sker visas i figur 2-5. De processer som tagits med i simuleringsmodellen markeras med
en stjärna (*). De andra har valts bort då de inte anses ha en så stor betydelse för
simuleringsresultaten i modellen och för att modellen är så pass robust uppbyggd.
Figur 2-5. Processer och spridningsvägar för kemiska bekämpningsmedel i miljön vid bekämpning på
banvall (Modifierad från Brady & Weil, 1999; Almqvist, 2004.) De processer som markerats med en
stjärna (*) har tagits med i simuleringsmodellen. NOM = naturligt organiskt material. De olika
processernas betydelse beskrivs i texten.
1. Vindavdrift
För att besprutning ska få äga rum får det maximalt vara vindar med 5 m/s
(Trafikverket, 2012c). Ogräståget är även utrustat med en speciell ramp som hindrar
onödig vindavgång då ogräsmedlet pressas ned mot markytan (Trafikverket, 2012e).
2. Avdunstning
Avdunstning beror på substansens flyktighet och varierar med avseende på ämnets
vattenlöslighet och bindning till markpartiklarna. Hur mycket som avdunstar beror
också på lufttemperaturen och rådande vindhastighet (Torstensson, 1997). Även om
kemikalierna avdunstar kan de komma tillbaka till marken via nederbörd.
11
3. Kemisk nedbrytning (fotolytisk)
Kemisk nedbrytning som sker ovan jord beror på exponeringen för solljus, så kallad
fotolytisk nedbrytning. Solljusets UV-strålning startar en fotokemisk reaktion som gör
att kemikaliernas bindningar börjar brytas ned (Brady & Weil, 1999; Torstensson,
2005).
4. Läckage *
Läckage av bekämpningsmedel i form av vattentransport beror på den nederbörd som
faller på banvallen. Mer vatten som perkolerar innebär större risk för att löst
bekämpningsmedel kan ta sig till grundvattnet (Torstensson, 2005).
Läckage i form av partikeltransport beror på hur stor partikelproduktionen är. I och med
att tåg passerar slits rälsen och banvallsmaterialet vilket leder till produktion av små
partiklar. Dessa små partiklar rör sig nedåt i banvallen och kan då föra med sig det
kemiska bekämpningsmedlet som adsorberas till partiklarnas yta (Vectura, 20011b).
Även här spelar nederbörden en stor roll, precis som tillgången till organiskt material
(Brady & Weil, 1999). Snabbast transport sker då nederbörden är jämn samt då
temperaturen är hög (Torstensson, 1989).
Efter studier i banvallsmiljö med grovt material (Torstensson, 2005) påvisades det att
både imazapyr och glyfosat tar sig ner genom de första 30 cm. Däremot transporteras
ämnena olika genom de finare materialen, vilket beror då på herbicidens kemiska
egenskaper liksom banvallsmaterialets egenskaper.
5. Kemisk nedbrytning (hydrolytisk)
Den kemiska nedbrytningen under jord är en hydrolytisk nedbrytningsmekanism som
beror på tillgången till vatten. Ju större vattentillgång desto mer bryts ned till nästa
metabolit (Brady & Weil, 1999), vilket i regel sker i markens vattenfas. Processen är
starkt pH-beroende (Torstensson, 1989).
6. Adsorption *
Adsorption beskrivs som fördelningen av bekämpningsmedel i en del som fastnar i
markens organiska material och en del som förblir löst i marklösningen, se ekvation 1
(Brady & Weil, 1999).
(1)
där fördelningskoefficienten definieras enligt ekvation 2 (Domenico & Schwartz,
1998).
(2)
där är viktfraktionen av organiskt kol ( ) och är fördelningen av
organiskt kol som beskrivs enligt ekvation 3 (Brady & Weil, 1999).
(3)
12
Adsorptionsförmågan beror på vilket slags kemiskt bekämpningsmedel som applicerats
samt vilken mark (typ av banvall) som herbiciden används på. Partikelstorleken spelar
roll för adsorptionen då påverkan av hur stora jordytor som herbiciden kan fastna på har
betydelse. Lera, som har stor yta per massenhet, ger en större adsorption per massenhet
(Brady & Weil, 1999). Detta ger att banvallar har en relativt liten adsorption i det
översta lagret ofta består av ett grovt material. Även det låga innehållet av organiskt
material ger liten adsorption (Almqvist, 2004). Dock ger en låg halt organiskt material
oftast en minskning av mikrobiell aktivitet, vilket minskar nedbrytningen av herbiciden.
Mikroberna påverkas av pH, hur hårt herbiciden binds till banvallsmaterialet samt
tillgången på syre och vatten (Torstensson, 2005).
7. Biologisk nedbrytning *
På banvallar är målet att ackumulation av organiskt material ska undvikas eftersom det
binder vatten vilket kan destabilisera banvallen. Banvallar har därför låg mikrobiologisk
aktivitet vilket har påvisats genom flera tester på SLU (Cederlund m.fl., 2004;
Cederlund m.fl., 2008). En låg mikrobiologisk aktivitet ger dock en långsam
nedbrytning vilket i detta fall är negativt då bekämpningsmedel lättare kan spridas nedåt
i banvallsprofilen. För att få bukt med detta rekommenderas en minskad dosering av
herbicider samt att ett adsorptionslager integreras i banvallen vid byggnation av ny
banvall (Cederlund m.fl., 2004).
I simuleringsmodellen presenteras den biologiska nedbrytningen av sönderfall av ämnet
i form av halveringstid (med antagandet om första ordningens sönderfall), molekylvikt,
eventuella nedbrytningsprodukter samt stökiometrin. Halveringstiden är den tid det tar
för ämnet att till hälften brytas ned från given mängd till metaboliter (andra
nedbrytningsprodukter). Nedbrytningshastigheten för ämnet i modellen beräknas
enligt ekvation 4.
(4)
där är herbicidens halveringstid.
För imazapyr (beskrivs närmre i avsnitt 2.4.5 Arsenal 250 – Imazapyr) tillkommer en
massförlust (massdifferens) i systemet då ingen hänsyn tas till nedbrytningsprodukter.
Däremot vid simulering av glyfosat (beskrivs närmre i avsnitt 2.4.6 Roundup Bio -
glyfosat) tillkommer nedbrytningsprodukten AMPA. AMPA:s nedbrytningsprodukt
däremot simuleras inte varför en massförlust uppstår här istället.
Sammanfattning
Sammanfattningsvis kan nämnas att banvallens innehåll av grovt material leder till låg
vattenhalt, lågt organiskt innehåll, låg biologisk aktivitet samt ökat partikelinnehåll
under tidens gång. Detta gör att det applicerade kemiska bekämpnings-medlet, vid
felaktig dosering eller hantering, bryts ned långsamt samtidigt som det snabbt kan ta sig
ner genom banvallen till grundvattnet.
13
2.4.5 Arsenal 250 - Imazapyr
Det kemiska bekämpningsmedlet Arsenal 250, med den aktiva substansen imazapyr,
används i banvallar mot icke önskad växtlighet, främst fräkenväxter och stenbär. Medlet
tas upp i växten via bladen och rötterna och hämmar växtens biosyntes av vissa
aminosyror, vilket gör att växten tillslut dör (Kemikalieinspektionen, 2012a). Då
imazapyr har en hög rörlighet i markprofilen finns risk för kontaminering i yt- och
grundvatten varför medlet inte används på banvallar i närheten av vattenskyddsområden
(Trafikverket, 2012c). Imazapyr har ett lågt log KOW – värde vilket betyder att
bioackumuleringen i växten är låg. Imazapyr har en långsam nedbrytning med en
halveringstid på 17 till 37 månader och fynd av stabila metaboliter har inte hittats.
Hälsoeffekter på människan har inte kunnat visas, men försök på kanin visar att
imazapyr kan ge långvarig ögonirritation samt svag hudirritation. Vidare studier visar
att lågt pH minskar rörligheten samt att ämnet är hydrolytiskt stabilt vid pH 5 och pH 9
(Kemikalieinspektionen, 2012a). För minsta möjliga spridning i miljön ska en maximal
dos på 2 l/ha och val av säsong för besprutning följas (Kemikalieinspektionen, 2012c).
Imazapyrs strukturella uppbyggnad kan ses i figur 2-6.
Figur 2-6. Imazapyr (Kemikalieinspektionen, 2012).
2.4.6 Roundup Bio - Glyfosat
Roundup Bio introducerades av Monsanto 1974 och är den mest använda herbiciden i
världen (Bergström m.fl., 2011). Eftersom glyfosat är effektiv och en relativt billig
produkt på marknaden används medlet i stora kvantiteter (Sterner, 2003).
Roundup Bio är ett växtskyddsmedel med den aktiva substansen glyfosat och används
mot oönskad växtlighet på banvallar, inom jordbruket, i parker, m.m.
(Kemikalieinspektionen, 2012b). Glyfosats struktur kan beskrivas som ett
kvävesubstituerat alifatiskt kolväte med en fosfatgrupp, se figur 2-7 (SGI, 2002).
Glyfosat tas upp i växtens delar som är ovan jord och sprider sig sedan i hela växten,
även ner till roten, och hindrar bildningen av vissa aminosyror. Detta leder till att
bildandet av proteiner som bygger upp växten hindras vilket resulterar i att växten dör
(Kemikalieinspektionen, 2012b). Det bör påpekas att endast 25 % av medlet tas upp i
växten och att en ännu mindre andel fördelas i växten, vilket gör att en stor andel
obrukat medel finns kvar i jorden, utanför växten. Om medlet ska fungera med största
möjliga effekt bör växten befinna sig i tillväxt (Sterner, 2003). Glyfosat binds starkt till
marken och bryts ned snabbt vid normal mikrobiell aktivitet. AMPA
14
(aminometylfosforsyra), som är en av glyfosats nedbrytningsprodukter, däremot rör sig
något snabbare i marken och bryts ned långsammare än glyfosat som har en
halveringstid på några dagar till flera år. Hur snabbt det går beror på hur hög den
mikrobiella aktiviteten är (Kemikalieinspektionen, 2012b) då det visat sig att
mikroorganismer använder glyfosat som fosforkälla. Glyfosats metabolit AMPA
hydrolyseras till metylamin och oorganiskt fosfor och senare N-metylglycin, se figur 2-
8 (Sterner, 2003).
Det har inte kunnat påvisas några allvarliga eller måttliga effekter på land- och
vattenlevande organismer av glyfosat, inte heller transport i ytvattnet har kunnat
påvisas. Då log KOW-värdet är negativt sker ingen bioackumulering. De hälsoaspekter
som glyfosat påvisat på människan vid spillolyckor, är illamående och hudirritation.
Glyfosat är hydrostabilt medan AMPA hydrolyseras snabbt (Kemikalieinspektionen,
2012b).
Figur 2-7. Glyfosat (Kemikalieinspektionen, 2012).
Roundup Bio är tillåtet för användning inom ramen för vegetationsbekämpning längs
banvallar och har bland annat krav på rapportering vid annan förbrukning än anvisat
samt krav på information om risker och faror vid användning (Kemikalieinspektionen,
2012d).
Figur 2-8. Glyfosat och dess nedbrytningsprodukter (Sterner, 2003).
2.4.7 Miljömål
Definitionen för miljömål 4 Giftfri miljö lyder enligt följande: ”Förekomsten av ämnen i
miljön som har skapats i eller utvunnits av samhället ska inte hota människors hälsa
15
eller den biologiska mångfalden” (Miljömålsportalen, 2012). Ett av delmålen är
Fortlöpande minskning av hälso- och miljöriskerna med kemikalier men detta
uppnåddes inte till året 2010 vilket var målet. Även om många risker med
bekämpningsmedel har kunnat minskas och undvikas krävs fortfarande fler studier och
mer kunskap om dessa ämnen och dess påverkan på miljön.
Enligt Trafikverkets miljörapport (2010a) ska hälso- och miljöriskerna vid användning
av kemiska ämnen minska fram till 2010, enligt det nämnda miljökvalitetsmålet Giftfri
miljö och delmålet om fortlöpande minskning av hälso- och miljörisker med kemikalier.
Inom Trafikverket finns idag god kännedom om vilka preparat som används genom
deras interna kemikaliehanteringssystem. Dock krävs mer kunskap, tydligare mål och
kraftfulla insatser för att kunna minska användningen och senare fasas ut helt. Genom
att uppnå miljömålet Giftfri miljö uppnås också indirekt miljömålen Grundvatten av god
kvalitet, Levande sjöar och vattendrag, Ett rikt växt och djurliv, God bebyggd miljö,
Begränsad miljöpåverkan samt Bevarande av biologisk mångfald.
2.4.8 Lagstiftning
Det finns ett omfattande regelverk som rör användningen av kemiska
bekämpningsmedel. Den lagstiftning som berör Trafikverket vid användning av
kemiska bekämpningsmedel är föreskrifter med tillhörande allmänna råd från
Naturvårdsverket samt föreskrifter från Kemikalieinspektionen (Trafikverket, 2012b).
Föreskriften Spridning av kemiska bekämpningsmedel 1997:2 (SNFS, 1997) med
tillhörande allmänna råd om spridning av kemiska bekämpningsmedel skriver att
”allmänna råd är rekommendationer som syftar till att främja en enhetlig tillämpning av
lag, förordning och föreskrifter och anvisar hur den enskilde lämpligen kan handla i
vissa situationer utan att utesluta andra handlingssätt.” (Naturvårdsverket, 1997). Dessa
allmänna råd ska vara ett stöd vid arbete kring användning av kemiska
bekämpningsmedel och är utarbetade av Naturvårdsverket i samråd med Kemikalie-
inspektionen, Jordbruksverket och Lantbrukarnas Riksförbund.
Före användning måste ett kemiskt bekämpningsmedel vara godkänt av
Kemikalieinspektionen samt tydligt ange inom vilket tillämpningsområde användningen
gäller. Detta godkännande håller vanligtvis i fem år men kan sedan förnyas
(Naturvårdsverket, 1997). Kemikalieinspektionens föreskrifter om bekämpningsmedel
(KIFS, 2008) ska följas.
16
3. MATERIAL OCH METODER
Material och metoder som presenteras i detta avsnitt är både för imazapyr och för
glyfosat. Den använda simuleringsmodellen har liknande modelluppbyggnad för båda
preparaten men har olika studieområden, olika modellparametriseringar och olika
problemställningar.
3.1 STUDIEOMRÅDEN OCH TYPMILJÖER
3.1.1 Studieområde för imazapyr
Studieområdet för imazapyr är provpunkt 760 i Ina som ligger väster om Söderhamn, se
karta i figur 3-1. Banvallens översta lager vid provplats 760 består av ett tunt lager
makadam (cirka 40 cm) med 0,51 % organiskt innehåll, över ett flera meter mäktigt
sandlager (Almqvist, 2004). Banvallen räknas därmed vara en banvall av äldre karaktär.
Tvärsektionen över banvallen kan studeras i bilaga B. Uppmätta grundvattennivåer låg
på mellan 1,4 och 1,9 m på projektets första dag 1994-08-06 (Jarvis m.fl., 2006).
Figur 3-1. Provplatser som undersökts i enighet med miljökontrollprogrammet (Tågsjöberg, Ånge,
Hökberget, Broddbo, Lunda, Hasselfors, Stafsinge samt Skörpinge) samt provplatsen Ina (Kartmaterial
från Trafikverket, modifierad).
3.1.2 Studieområde för glyfosat
I Trafikverkets miljökontrollprogram har man velat uppnå olika provplatser med olika
kombinationer av närzon och fjärrzon för att få en bred bas. Hänsyn har tagits till det
geografiska läget så väl som nederbördsmängd, nederbördens pH (surt regn),
klimatberoende variationer i ogrästryck samt jordart (Vectura, 2011a). De platser som
valdes ut och inventerades 2006 är Ängelholm (Skörpinge), Falkenberg, Lunda,
Hasselfors, Broddbo, Hökberget, Tågsjöberg och Ånge. För orternas placering i
17
Sverige, se karta i figur 3-1. De olika kombinationerna av närzon och fjärrzon kan
studeras i bilaga A.
De provplatser som har uppvisat glyfosat och AMPA-koncentrationer i grundvattnet är
platserna Skörpinge, Hasselfors och Lunda. En redovisning av antal prover och
koncentrationer av glyfosat och AMPA redovisas i nästkommande avsnitt.
Platsen Skörpinge representerar en närzon av nyare järnväg med naturligt material i
bankfyllningen och en fjärrzon med siltig-lerig morän, generellt. Skörpinge kan mer i
detalj beskrivas ha en jordart bestående av skånsk moränlera (Jonsson, muntl.
kommentar, 2012c). Detta innebär att Kd-värden på denna plats troligtvis är de största
samt att halveringstiden är den kortaste. Hasselfors representerar en närzon av äldre
järnväg med naturligt material i bankfyllningen och en fjärrzon med siltig-lerig morän.
Troligtvis sker den lägsta aktiviteten och således den längsta halveringstiden här då
jordarten i mer detalj kan beskrivas som morän med siltigt inslag (Jonsson, muntl.
kommentar, 2012c). Kd-värdet förväntas vara relativt högt även här. Lunda, som ligger
nära Uppsala, har dåliga förutsättningar för biologisk aktivitet vilket kan förklaras av
jordarten som består av morän med inslag av silt och lera. Även här kan Kd-värdet
förväntas vara relativt högt (Jonsson, muntl. kommentar, 2012c).
3.2 PROVTAGNING OCH DATA
Befintlig data från Trafikverkets kontrollprogram har använts varför inga egna
mätningar har gjorts i detta examensarbete.
Redovisning av provtagningsplatser och provdata för imazapyr, glyfosat respektive
AMPA, se nedan. Det är dessa värden som simuleringsmodellen har kalibrerats efter
och en ingående analys av provtagningen innefattas inte av detta examensarbete.
3.2.1 Provdata för imazapyr från provplatsen Ina
Data som använts för att jämföra med de simulerade resultaten från spridningsmodellen
har hämtats från provplats 760 i Ina. Besprutningen skedde den 8 juni 1994 med en dos
på 6 l/ha Arsenal, vilket innebär 1,5 kg/ha aktiv substans imazapyr, och provtagning
påbörjades samma dag (Vectura, 2011b). Mätningar har sedan gjorts vid ytterligare fyra
tillfällen under 1994. Mellan åren 1995 och 1999 har två prover tagits varje år.
Resultaten av dessa mätningar återfinns i figur 3-2, figur 3-3 samt figur 3-4. Observera
att skalan för koncentrationerna i figurerna 3-2, 3-3 samt 3-4 är olika.
18
Figur 3-2. Observerade koncentrationer av imazapyr i banvall vid kalenderdatum 1994-06-08, 1994-07-
13, 1994-08-23, 1994-09-28 samt 1994-11-23.
Figur 3-3. Observerade koncentrationer av imazapyr i banvall vid kalenderdatum 1995-05-15, 1995-09-
14, 1996-05-12, 1996-11-07, 1997-08-21 samt 1997-10-29.
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 D
jup
(m
)
Imazapyrkoncentration (µg/g)
1994-06-08 1994-07-13 1994-08-23 1994-09-28 1994-11-23
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1
Dju
p (m
)
Imazapyrkoncentration (µg/g)
1995-05-15 1995-09-14 1996-05-12
1996-11-07 1997-08-21 1997-10-29
19
Figur 3-4. Observerade koncentrationer av imazapyr i banvall vid kalenderdatum 1998-08-24, 1998-11-
11, 1999-05-19, 1999-10-08 samt 2000-08-21. Observera att inga imazapyrhalter hittades 1999-10-08
samt 2000-08-21.
För uppmätta koncentrationer av imazapyr i banvall för olika djup mellan åren 1994 och
2000, se figur 3-5.
Figur 3-5. Uppmätta koncentrationer av imazapyr i banvall för olika djup mellan åren 1994 och 2000.
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0 0,01 0,02 0,03 0,04 D
jup
(m
)
Imazapyrkoncentration (µg/g)
1998-08-23 1998-11-10 1999-05-18 1999-10-14 2000-08-21
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
3-7-1994 7-20-1995 12-1-1996 4-15-1998 8-28-1999 1-9-2001
Imaza
py
rha
lt (µ
g/g
)
0-10 cm 10-20 cm 20-30 cm 30-40 cm 40-50 cm
20
Även i grundvattnet under banvallen togs prover. Resultatet kan ses i figur 3-6. I figuren
kan även gränsvärdet för tillåten imazapyrkoncentration (enligt Livsmedelsverket) i
vattnet ses.
Figur 3-6. Observerade koncentrationer av imazapyr i grundvattnet. Gränsvärdet enligt Livsmedelsverket
(2001) är 0,1 µg/l och representeras av den ljusgrå linjen i grafen.
3.2.2 Provdata för glyfosat vid provplatserna Skörpinge, Hasselfors och Lunda
I enlighet med uppförandet av miljökontrollprogrammet (Golder, 2008) var ett av
syftena att kunna jämföra uppmätta halter funna i grundvattnet mot de simulerade
resultaten i spridningsmodellen. Provtagning har skett på åtta platser runt om i Sverige
men endast vid provplatserna i Ängelholm-Skörpinge och Hasselfors har detekterade
koncentrationer av herbiciden kunnat hittas. Nedan presenteras en sammanställning av
funna halter på platserna Skörpinge 2008 och 2009 samt Hasselfors 2009, se figur 3-7,
figur 3-8 och figur 3-10. I figurerna kan även gränsvärdet för tillåten glyfosat-
koncentration i vattnet ses. Även i Lunda påträffades glyfosat i grundvattnet, men
endast ett mätvärde. Det låg på 0,25 µg/l och påträffades år 2009.
I spridningsmodellen för detta examensarbete har funna halter från Skörpinge,
Hasselfors och Lunda slagits samman för att få fler prover att jämföra med. Det bör
påpekas att även det totala antalet prover är för få för att statistisk kunna säkerhetsställa
samband mellan uppmätta och simulerade halter. För att kunna verifiera modellen för
glyfosat krävs att fler prover tas, något som inte innefattas i detta examensarbete. Även
jordprover skulle vara bra att ha tillgång till för att kunna jämföra simulerade halter i
modellen. Dock har det gjorts jordinsamlingar men dessa innehöll endast makadam
varför det inte fanns någon jord att tillgå för provtagning.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
Imaza
pyrh
alt
i gru
nd
vatt
net
(µ
g/l
)
Imazapyr Gränsvärde
21
Figur 3-7. Observerade koncentrationer av glyfosat och AMPA i grundvattnet i Skörpinge 2008.
Gränsvärdet enligt Livsmedelsverket (2001) är 0,1 µg/l och representeras av den ljusgrå linjen i grafen.
Observera att alla halter ligger under rapporteringsnivån från laboratoriet. U1 = provplats 1 uppströms,
N1 = provplats 1 nedströms, N2 = provplats 2 nedströms, S1 = provplats 1 under spår.
Figur 3-8. Observerade koncentrationer av glyfosat och AMPA i grundvattnet i Skörpinge 2009.
Gränsvärdet enligt Livsmedelsverket (2001) är 0,1 µg/l och representeras av den ljusgrå linjen i grafen.
U1 = provplats 1 uppströms, N2 = provplats 2 nedströms, S2 = provplats 2 under spår.
0
0,1
0,2
U1 N1 N2 S1
Gly
fosa
thalt
i gru
nd
vatt
net
(µ
g/l
)
Provtagningsplats
Glyfosat AMPA Gränsvärde
0
0,1
0,2
0,3
0,4
U1 N2 S2
Gly
fosa
tha
lt i
gru
nd
va
ttn
et (
µg
/l)
Provtagningsplats
Glyfosat AMPA Gränsvärde
22
Figur 3-9. Observerade koncentrationer av glyfosat och AMPA i grundvattnet i Skörpinge 2010.
Gränsvärdet enligt Livsmedelsverket (2001) är 0,1 µg/l och representeras av den ljusgrå linjen i grafen.
U1 = provplats 1 uppströms, S1 = provplats 1 under spår, S2 = provplats 2 under spår, S3 = provplats 3
under spår.
Figur 3-10. Observerade koncentrationer av glyfosat och AMPA i grundvattnet i Hasselfors 2009.
Gränsvärdet enligt Livsmedelsverket (2001) är 0,1 µg/l och representeras av den ljusgrå linjen i grafen.
U1 = provplats 1 uppströms, N1 = provplats 1 nedströms, N2 = provplats 2 nedströms, S1 = provplats 1
under spår, S2 = provplats 2 under spår (ej provtagen), S3 = provplats 3 under spår.
0
0,1
0,2
0,3
U1 S1 S2 S3
Gly
fosa
thalt
i gru
nd
vatt
net
(µ
g/l
)
Provtagningsplats
Glyfosat AMPA Gränsvärde
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
U1 N1 N2 S1 S3
Gly
fosa
tha
lt i
gru
nd
va
ttn
et (
µg
/l)
Provtagningsplats
Glyfosat AMPA Gränsvärde
23
3.3 PROBLEMSTÄLLNING
Nedan beskrivs problemställning med simuleringsmodellen för respektive
bekämpningsmedel, imazapyr och glyfosat.
3.3.1 Simulering med imazapyr
Enligt tidigare simuleringar fungerar modellen väl och visar en bra anpassning (Vectura,
2012b). Vid närmare studier skikt för skikt stämmer anpassningen sämre. Dock är
tanken med modellen att den ska fungera för hela profilen. Löst imazapyr i grundvattnet
kunde inte presenteras i befintlig modell varför detta har setts över vid kontrollen och
utvecklingen av spridningsmodellen. Inte heller fungerade begynnelsevärdet i översta
skiktet i banvallen i modellen, varför detta har setts över.
Kalibreringen av spridningsmodellen representeras inte av en specifik plats utan utgör
mer ett exempel på en generell plats.
Spridningsmodellen har testats statistiskt samt undersöks med avseende på vilka
parametrar som är känsliga med hjälp av en känslighetsanalys.
3.3.2 Simulering med glyfosat
Simuleringsmodellen har efter den kalibrerats och utvecklats parametriserats för att
kunna göra körningar med glyfosat istället för imazapyr.
Scenarier för simulering av glyfosat
Spridningsmodellen har testats vid känsliga lägen med kritiska hydrogeologiska miljöer,
olika scenarier eller så kallade ”worst-case-körningar”. För att uppnå detta har åtta olika
scenarier, A-H, konstruerats. De parametrar som ändrats är avståndet till
grundvattenytan, Kd-värde samt halveringstid, se tabell 3-1. De mest troliga värdena för
dessa parametrar återfinns i tabell 3-3.
Tabell 3-1. Åtta olika scenarier för simulering av glyfosat.
Scenario Grundvattenyta (m) Kd-värde (l/kg) Halveringstid (d)
Glyfosat AMPA Glyfosat AMPA
A 0,5 15 - 60 1,5 - 5,9 24 124,1
B 0,5 60 - 104 5,9 - 10,4 24 124,1
C 1 15 - 60 1,5 - 5,9 24 124,1
D 1 60 - 104 5,9 - 10,4 24 124,1
E 0,5 15 - 60 1,5 - 5,9 242 489,1
F 1 15 - 60 1,5 - 5,9 242 489,1
G 0,5 60 - 104 5,9 - 10,4 242 489,1
H 1 60 - 104 5,9 - 10,4 242 489,1
3.4 PROGRAMBESKRIVNING
För att lösa uppgiften att kunna simulera spridningen av bekämpningsmedel i en
järnvägsbanvall har simuleringsprogrammet GoldSim används. En beskrivning av
programmet kan ses nedan i avsnitt 3.4.1 GoldSim.
24
Styrkan i att använda simuleringar är att det låter användaren undersöka och utvärdera
systemet utan att experimentera på det ”riktiga” systemet. På detta sätt kan projektet bli
mer kostnadseffektivt, spara tid samt vara mer praktiskt (GoldSim, 2012a). Lokala
felkällor och metodfel kan undvikas vilket annars är vanligt vid fältmetoder. Simulering
gör det även möjligt att göra ett stort antal upprepningar över tiden. Mätning i fält ger
endast en bild av enstaka ”nålstick” i markprofilen (Jonsson, muntl. kommentar, 2012b)
även om detta också ger en bild av verkligheten. Genom att simulera den tänkta
händelsen tillåts du ställa frågan ”tänk om..” utan att äventyra systemets framtid i
onödan. Dessutom är modellerandet en del av inlärningen av hur ett system fungerar
och uppför sig (Beven, 2009). I de flesta riktiga system finns det alltid vissa parametrar
som är stokastiska, alltså slumpmässiga, och osäkra och man vill genom simulering
identifiera och kvantifiera dessa parametrar. Genom att inkludera osäkerheterna i
modellens kalkyleringar som sannolikhetsfördelningar blir osäkerheterna kvantifierade i
simuleringarna och görs genom att använda så kallade Monte Carlo-simuleringar. Dessa
går till som så att ett stort antal simuleringar körs där varje parameteruppställning har
lika stor sannolikhet och benämns som en realisering av systemet. Alla
osäkerhetsparametrar samlas för varje realisering och simuleringen körs sedan över
tiden. Resultatet blir flera olika möjliga framtidsscenarier för varje separat resultat som
sammanfattas i en sannolikhetsfördelning av möjliga utfall (GoldSim, 2012b). I och
med datorernas ständiga utveckling kommer simuleringsprogrammen i framtiden bara
kunna ge bättre och bättre estimeringar genom att simulerade och uppmätta skillnader
ständigt utvärderas och då blir tydligare (Beven, 2009).
3.4.1 GoldSim
GoldSim är en etablerad kommersiell mjukvara som används bland annat av
Department of Energy i USA, JNC i Japan, Enresa i Spanien samt Andra i Frankrike för
säkerhetsanalys av planerad slutdeponering av använt kärnbränsle. I dagsläget används
GoldSim inom ett brett fält, t ex som beslutsstöd i samband med utveckling av nya
läkemedelsprodukter eller ekonomiska modeller (Forsman, pers. medd., 2012).
Den grundläggande filosofin är så kallad ”top-down”-modellering, vilket innebär att
modeller lätt ska kunna byggas för att testa olika scenarier i tidiga och osäkra skeden av
en process när dataunderlaget ofta är litet. Scenarieanalyserna kan ligga till grund för
informationsinhämtning och modellen förfinas i takt med att mer data blir
tillgängliga. En annan grundläggande idé är att hålla GoldSim-modellerna så enkla som
möjligt och ta hänsyn till osäkerheter genom hela simuleringsprocessen, från indata till
resultat (Forsman, pers. medd., 2012).
Simuleringsmodeller som byggs i simuleringsprogrammet GoldSim innefattar olika
”boxar” som bygger upp själva modellen. Varje element representerar en parameter, en
process eller en händelse, se figur 3-11.
25
Figur 3-11. Beskrivning av ikoner i GoldSim.
En schematisk bild över hur en simuleringsmodell kan vara uppbyggd i GoldSim kan
betraktas i figur 3-12. Det är också denna modelluppställning som legat till grund för
modellutvecklingen som detta examensarbete innefattar.
Figur 3-12. Schematisk bild över uppbyggnaden av en spridningsmodell i simuleringsprogrammet
GoldSim. Det är också denna modelluppställning som är den befintliga modellen som detta
examensarbete har utgått ifrån vid modellutvecklingen.
3.5 SPRIDNINGSMODELLENS UPPBYGGNAD
3.5.1 Konceptuell modell och geometri
Den konceptuella modellen visar hur banvallen, av äldre typ, är uppbyggd i
simuleringsprogrammet, se figur 3-13. Transportvägarna påverkas av modelldomänens
geometri och egenskaperna i varje deldomän påverkar vatten- och partikelhastighet samt
26
bekämpningsmedlets adsorption och/eller transport i respektive genom banvallen. För
att beskriva transportprocesserna genom banvallen används lagen om massans
bevarande. Hur själva modelldomänen är uppbyggd kan studeras i figur 3-14.
Figur 3-13. Konceptuell geometrisk modell av äldre banvall (Vectura, 2011b. Modifierad)
Figur 3-14. Konceptuell modelldomän i GoldSim som visar domänens geometriska mått. Modellen är
indelad i tio skikt som alla har måtten 2,25 x 2,25 x 0,1 m. Under de tio skikten finns grundvatten-
akvifären. Denna parameter, liksom de olika skikten, kan justeras efter önskad storlek. I aktuell modell är
volymen satt till 100 m3.
27
3.5.2 Modellparametrisering, imazapyr
Simuleringsmodellen innehåller parametrar som behöver parametriseras beroende på
ämne och geografiskt läge. En sammanställning av material och materialegenskaper för
imazapyrmodellen kan ses i tabell 3-2.
Materialegenskaperna beskrivs med sannolikhetsfördelningar, diskret, uniform och
triangulär. Med dessa tre olika fördelningar ges möjligheten att ta hänsyn till
osäkerheter hos indata i modellen. I en diskret fördelning antas endast ett värde och ses
då som en konstant. I en uniform fördelning antas värdet ligga någonstans mellan det
angivna minsta värdet och största värdet, då med samma sannolikhet. I en triangulär
fördelning antas det värde som ligger mellan det minsta, mest troliga och största värdet.
I modellen finns ett ”extra-ämne” specificerat (”susp”) för att möjliggöra en massbalans
för suspenderade partiklar i markvattnet. Dessa partiklar representerar de småpartiklar
som tillförs banvallen från omgivningen genom vindtransport och slitage och mekanisk
nötning av den översta ballasten. Imazapyr antas kunna adsorbera till dessa partiklar och
på så sätt transporteras med marklösningen ned i banvallen, varför denna parameter är
av största vikt att ha med i modellen. Kortfattat kan sägas att ”extra-ämnet” har en
funktion som gör att mängden partiklar kan beräknas med avseende på tiden. Teoretiskt
sett kan partiklarna adsorbera till banvallsmaterialet, något som inte tas hänsyn till i
denna modell (Vectura, 2011b). Partikelproduktionen på 0,45 µg/m2/dygn är
framräknad av Almqvist (2004) med antagandet om att produktionen är konstant på
banvallen.
Två olika halveringstider för imazapyr har tagits fram av Almqvist (2004) för provplats
760 vid Ina. Mellan 0 och 153 dagar var halveringstiden 58 dagar och mellan 154 och 1
954 dagar var halveringstiden 1 369 dagar. I simuleringsmodellen avser halveringstiden
biologisk nedbrytning men inga nedbrytningsprodukter betraktas utan räknas istället
som en massförlust.
28
Tabell 3-2 Sammanställning av material och materialegenskaper för simulering av imazapyr (Almqvist,
2004; Vectura, 2011b. Modifierad). För effektiv porositet, vattenhalt, densitet, volym GV-akvifär, t1/2,
molekylvikt, dos imazapyr vid besprutning samt för partikelproduktion ges en diskret fördelning.
Kd, imazapyr representerar en triangulär fördelning. En uniform fördelning ges för Kd, partiklar.
Modell-deldomän Material Parameter Värde Enhet
Bank 0-1 m Bankmaterial
Effektiv
porositet 0,32 -
Vattenhalt 0,2 -
Densitet 1 800 kg/m3
Akvifär 1 m - Akvifärjord
Effektiv
porositet 0,32 -
Vattenhalt 1 -
Densitet 1 800 kg/m3
Min Troligast Max
Bank 0,0-0,1 m Bankmaterial Kd, imazapyr 0,665 6,65 66,5 cm3/g
Bank 0,1-0,2 m Bankmaterial 0,59 5,9 59
Bank 0,2-0,3 m Bankmaterial 0,505 5,05 50,5
Bank 0,3-0,4 m Bankmaterial 0,46 4,6 46
Bank 0,4-0,5 m Bankmaterial 0,235 2,35 23,5
Bank 0,5-0,6 m Bankmaterial 0,27 2,7 27
Bank 0,6-0,7 m Bankmaterial 0,3 3 30
Bank 0,7-0,8 m Bankmaterial 0,425 4,25 42,5
Bank 0,8-0,9 m Bankmaterial 0,805 8,05 80,5
Bank 0,9-1,0 m Bankmaterial 1,24 12,4 124
Akvifär Akvifärjord Kd, akvifärjord 0,16 1,55 15,5
Volym 100 m3
Bank 0,0-1,0 m Partiklar Kd, partiklar 10 1 000 cm3/g
t<153 dygn t>153 dygn
Bank och vatten
0,0-1,0 m
Imazapyr t1/2 58 1 369 dygn
Imazapyr Molekylvikt 229 g/mol
Susp Molekylvikt 1 g/mol
Imazapyr Dos vid
besprutning 1,5 kg/ha
Banköveryta Partiklar Partikel-
produktion 0,45 µg/m/dygn
3.5.3 Modellparametrisering, glyfosat
För att kunna göra simuleringar med bekämpningsmedlet glyfosat har vissa parametrar
ändrats i modellen, se tabell 3-3.
29
Tabell 3-3. Parametervärden för glyfosat och AMPA i den parametriserade glyfosatmodellen (Almqvist
2004, Torstensson 2005, Golder 2008, Vectura 2011b, Cederlund, pers. medd., 2012a).
Modell-
deldomän Material Parameter Värde Enhet Fördelning
Bank 0-1 m Bankmaterial
Effektiv porositet 0,32 - Diskret
Vattenhalt 0,2 - Diskret
Densitet 1 800 kg/m3 Diskret
Akvifär 1 m - Akvifärjord
Effektiv porositet 0,32 - Diskret
Vattenhalt 1 - Diskret
Densitet 1 800 kg/m3 Diskret
Bank 0,0-1,0 m Bankmaterial
Kd, glyfosat Min 15 l/kg Uniform
Max 104 l/kg Uniform
Kd, AMPA Min 1,5 l/kg Uniform
Max 10,4 l/kg Uniform
Bank 0,0-1,0 m Partiklar Kd,partiklar Min 10 cm
3/g Diskret
Max 1 000 cm3/g Diskret
Akvifär Akvifärjord Kd, akvifärjord Min 1,5 cm
3/g Uniform
Max 10,4 cm3/g Uniform
Bank och vatten
0,0-1,0 m
Glyfosat
t1/2
Min 24 dygn Uniform
Max 242 dygn Uniform
AMPA Min 124,1 dygn Uniform
Max 489,1 dygn Uniform
Glyfosat
Molekylvikt
229 g/mol Diskret
AMPA 97,022 g/mol Diskret
Susp 1 g/mol Diskret
Banköveryta Glyfosat
Dos vid
besprutning 1,8 kg/ha Diskret
Partiklar Partikelproduktion 0,45 µg/m2/dygn Diskret
Halveringstiden är annorlunda initierad i glyfosatmodellen än mot imazapyrmodellen.
Nämligen att den slumpas mellan ett minsta värde och ett högsta värde. Detta gäller
både för glyfosat och för nedbrytningsprodukten AMPA. I modellen bryts glyfosat ned
till AMPA medan eventuella nedbrytningsprodukter av AMPA betraktas som en
massförlust.
De Kd-värden som används i glyfosatmodellen har en uniform fördelning med ett max-
och ett min-värde, istället för triangulär som i imazapyrmodellen. De Kd-värden som
används har tagits fram genom tester i laboratorie (Cederlund, pers. medd., 2012a) men
inga uppmätta Kd-värden finns för aktuella platser varför detta angreppssätt valts. En
uniform fördelning används för att fånga upp variabiliteten i parametern.
30
3.5.4 Nederbörd och temperatur
Nederbördsdata och temperaturdata har hämtats från SMHI (SMHI, 2012) så nära de
aktuella platserna som möjligt. Data från Söderhamn och Bergvik användes för
simulering av imazapyr och data från Malmö användes för simulering av glyfosat.
Anledningen till detta är att det finns flest mätdata av glyfosat från Skörpinge som
ligger relativt nära Malmö.
I modellen är nederbörden som faller på banvallen den vattenmassa som rör sig nedåt i
banvallsprofilen som ett jämnt fördelat omättat pluggflöde. Nederbörden ger då en
direkt respons utan fördröjning. Hela vattenvolymen förflyttas nedåt utan någon
blandning mellan de tio olika cellerna (skikten) och hamnar tillslut i boxen Grundvatten
(se figur 3-12). I grundvattnet i modellen späds föroreningen ut i angiven volym.
Temperaturen spelar in då nederbörden anses vara noll vid temperaturer under 0 °C
vilket gör att ingen snöackumulation sker på banvallen.
3.5.5 Antaganden
Följande antaganden har gjorts i spridningsmodellen:
o Endast vertikalt flöde av vatten, partiklar och bekämpningsmedel inom
modelldomänen.
o Endast flöde om lufttemperaturen är större än 0°C. Detta gör att det inte sker
någon ackumulation av snö på banvallen varför inte heller smältvatten finns med
i beräkningarna.
o Ett jämnt fördelat pluggflöde antas ske vilket betyder att nederbörden ger en
direkt respons utan fördröjning av det omättade vattenflödet.
o Evaporation från banvallens grova material har ansetts vara försumbar på grund
av dess icke-kapillära egenskaper.
o Vattenhalten, antas vara 0,2 i banvallens material då det sker ett vattenflöde
genom domänen, annars 0.
o Tillskottet av finkorniga partiklar har beräknats till 0,45 µg/m2/d av Almqvist
(2004) och antas vara noll i banvallen från t = 0 för att sedan öka konstant med
tiden.
o Kd, partiklar antas vara 10 gånger större än Kd, min och Kd, max för bankfyllningen för
alla tre substanserna imazapyr, glyfosat och AMPA.
o Kd, akvifärjord antas vara 10 gånger mindre än Kd, min och Kd, max för bankfyllningen
för alla tre substanserna imazapyr, glyfosat och AMPA.
o Finkorniga partiklar transporteras med vatten utan att fastläggning till
grovkornigt material sker. Ett så kallat filterskikt (där finare partiklar kan
samlas) antas finnas djupare än 0,6 m ner i bankmaterialet, varför det inte
studerats i detta arbete.
3.5.6 Sannolikhetsbaserad metodik
Monte Carlo-simuleringsmetodik används i GoldSim för att ta hänsyn till osäkerheter.
Parametervärdena från tabell 3-2, som har uniform eller triangulär form, väljs slumpvis
inför varje simuleringskörning. 1 000 Monte-Carlo-simuleringar (realiseringar) körs
31
vilket ger en stor uppsättning resultat som bygger på olika ingångsparametrar. Modellen
bearbetar slutligen resultaten statistiskt och de presenteras i sannolikhetsfördelningar
med medelvärde, medianvärde, största och minsta resultat samt för percentilerna 5, 25,
75 samt 95 %.
3.6 KÄNSLIGHETSANALYS AV IMAZAPYRMODELL
En känslighetsanalys har utförts på modellen för att verifiera vilka parametrar som är
extra känsliga och då spelar stor roll för slutresultatet. För att göra detta har
känslighetsindex använts, se ekvation 4 (Lankreijer, 1998). är den relativa
avvikelsen i simuleringsvärdet genom den relativa avvikelsen i parametervärdet. Då är
dimensionslös blir det möjligt att jämföra de olika parametrarna med avseende på
känslighet i simuleringsmodellen.
(4)
där är det simulerade värdet (massa imazapyr i banvallen eller imazapyr-
koncentration i grundvattnet) vid den ändrade parametern och är det simulerade
värdet vid referensparametern . En ändring i parametern kommer att generera en
direkt proportionell ändring i det simulerade värdet när = 1.
De olika parametrarna avstånd till grundvattenytan, partikelproduktion, grundvatten-
volym, nederbörd, dos imazapyr, Kd-värde i banvall samt halveringstid testades genom
att öka och minska parametrarnas värde med 30 respektive 60 %.
Beroende på hur parametrarna ställts in innan modellen testas med denna metod måste
det beräknade betraktas som ett genomsnitt för alla parameterinställningar. Detta
medför att känslighetsanalysen kan ge en missvisande bild om hur det är så känsligheten
kan variera beroende på hur parametrarna är satta innan testet. Det beräknade är även
ett medelvärde av de olika beräknade för en minskning med 30 och 60 % på varje
parameter från gällande parameterinställning, samt för en ökning med 30 och 60 % på
varje parameterinställning. Efter det har ett absolutbelopp beräknats.
3.7 OPTIMERING AV IMAZAPYRMODELLEN
För att kunna optimera modellen beräknades variansen mellan uppmätta och simulerade
medelvärden för varje parameterändring. Vid det lägsta värdet uppstår ett optimum och
parametervärdet har justerats därefter. Variansen beräknas enligt formel 5.
(5)
där är det observerade värdet och är det simulerade värdet. = 2267 antal
dagar/simuleringar.
3.8 EFFEKTIVITETSTEST AV IMAZAPYRMODELL
För att kontrollera och utvärdera hur pass bra modellen följer de uppmätta värdena har
Nash and Sutcliffe-metoden ( ) använts enligt formel 6 (Montanari, 2005). Ett värde
på så nära ett som möjligt är önskvärt då detta indikerar en bra modell. Då =
32
1 stämmer modellens utdata precis med uppmätt data. Ett som är noll eller negativt
visar att modellen inte ger en bättre estimering än vad ett medelvärde på själva
mätningarna hade varit.
(6)
Där är det observerade värdet, är det simulerade värdet och är medelvärdet
av de uppmätta värdena. = 2 267 antal dagar där lika stor vikt läggs på alla
observationer oberoende av provtagningsdjup och provtagningsdatum.
3.9 STATISTISKT BEARBETING AV IMAZAPYRMODELL
För att utvärdera modellen statistiskt redovisas simuleringsresultaten som
sannolikhetsfördelningar med de valda percentilerna 5, 25, 75 samt 95 %. För att även
säkerställa att modellen simulerar värden kring de uppmätta värdena undersöks
huruvida de uppmätta värdena ligger inom intervallet 5 percentilen samt 95 percentilen.
Om de uppmätta värdena ligger inom detta intervall är modellen en bra estimering.
33
4. RESULTAT
Nedan presenteras hur modellen är uppbyggd i simuleringsprogrammet GoldSim, vilka
ändringar som gjorts för att optimera modellen, vilka som är modellens känsliga
parametrar samt hur modellen bearbetats statistiskt. Här redovisas även resultaten från
simuleringarna, både för imazapyr och för glyfosat och dess nedbrytningsprodukt
AMPA.
4.1 MODELLUPPBYGGNAD OCH MODELLUTVECKLING AV
IMAZAPYRMODELL
Innan simuleringar kunde påbörjas har den befintliga modellen kontrollerats och
utvecklats. Ändringar och förbättringar av den befintliga modellen har till största del
gjorts vid själva begynnelsevillkoret för dosen imazapyr i det översta banvallsskiktet
samt i själva transportmodellen. Istället för en pulsinjektion av dosen imazapyr som
beror av tiden (vilket inte är tillåtet i GoldSim då dosen kumulativt minskar med tiden)
gjordes ett begynnelsevillkor där dosen imazapyr sattes till 1,5 kg/ha vid t = 0 och vid
markytan. I transportmodellen har strukturen gjorts om och fler resultatgrafer har
skapats. Även beräkningen av koncentrationen av imazapyr i grundvattnet har gjorts om
då inga halter gick att simulera fram med befintlig metod. Metoden som fanns i
modellen från början tog endast hänsyn till löst imazapyr i grundvattnet medan den nu
representerar den totala koncentrationen, alltså hela massan imazapyr, löst och
partikelbundet.
Simuleringsmodellen i stort är uppbyggd i tre olika boxar; material, transportmodell
samt resultat med osäkerhet, se figur 4-1.
Figur 4-1. Modellens uppbyggnad i GoldSim med boxarna material, transportmodell samt resultat med
osäkerhet.
I boxen material finns parametrarna halveringstid, Kd-värden för bankfyllning,
akvifärjord samt partiklar, effektiv porositet, densitet samt diffusivitet. Alla dessa
parametrar fördelas på bankfyllningen. För uppbyggnad i modell se bilaga C.
34
I boxen transportmodell återfinns själva modellen där herbicidtransporten sker, se figur
4-2. I denna box finns fler parametrar som påverkar själva banvallen, såsom flöden,
geometrin på banvallen och akvifären samt partikelmassan. Uppställningen för flöden,
geometrin samt partikelmassa kan ses i bilaga C där även en översikt av transporten från
översta skiktet (0-10 cm) ned till det andra skiktet (10-20 cm) kan betraktas. Resultaten
av simuleringarna redovisas i nästkommande avsnitt, 4.2 Simuleringar med imazapyr.
Figur 4-2. Transportmodell i GoldSim för imazapyr.
Den sista boxen i modellen redovisar resultat med angivna osäkerheter. Uppställningen
för detta kan ses i bilaga C.
4.2 SIMULERING MED IMAZAPYR
Simuleringar med den aktiva substansen imazapyr gjordes för perioden 1994-06-08 till
2000-08-21 med sammanlagt 2 266 antal tidssteg och med 1 000 Monte-
Carlorealiseringar. Det är under denna tidsperiod som det finns uppmätta värden av
imazapyr i bankmaterialet och i grundvattnet från mätplatsen Ina utanför Söderhamn.
Applicering av imazapyr var 1,5 kg/ha vid t = 0.
Då det endast finns uppmätta värden från banvallens översta 50 cm redovisas simulerad
mängd imazapyr (g) summerad över skikten 0 – 50 cm i banvallen, se figur 4-3.
Nedbrytning sker även i underliggande skikt ned till grundvattnet (50 – 100 cm).
35
Figur 4-3. Mängd imazapyr (g) summerad över skikten 0-50 cm enligt mätning (punkter) och enligt
simulering (linje).
Grafen visar en relativt snabb avklingning av imazapyr i de översta 50 cm i banvallen
det första året för att sedan plana ut de sista fem åren. Den röda linjen som representerar
de simulerade halterna för imazapyr i banvallen ser ut att följa de uppmätta värdena
(punkter) bra. För denna anpassning har parametrarna justerats enligt tabell 3-2. För
resultat av simuleringar skikt för skikt de första 50 cm, se bilaga D. I bilaga D kan även
massan imazapyr i bankmaterialet skikt för skikt med angiven osäkerhet i
simuleringsresultatet från Monte-Carlorealiseringarna granskas.
Koncentrationen imazapyr i grundvattnet har i modellen beräknats enligt formel 7.
(7)
Där Grundvatten.Mass_in_Pathway[Imazapyr] representeras av den totala massan
imazapyr som rört sig genom de tio skikten (0 – 100 cm) för att slutligen nå
grundvattnet.
I figur 4-4 redovisas simuleringsresultat samt uppmätta värden för koncentrationen
imazapyr (µg/l) i grundvattnet. Från den sista boxen i modellen som representerar
grundvattenvolymen sker inget utflöde varför allt som inte brutits ned på väg ner genom
banvallen tillslut hamnar i denna cell. Modellen tar alltså inte hänsyn till någon
grundvattenomsättning.
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
5-16-1994 9-28-1995 2-9-1997 6-24-1998 11-6-1999
Mass
a im
aza
pyr
(g)
År
Simulerad_massa_imaz_0_50_cm Mätt_massa_imaz_0_50_cm
36
Figur 4-4. Imazapyrkoncentration i grundvattnet enligt simulering (ljusgrå linje) och enligt mätning
(punkter). Mörkgrå linje visar gränsvärdet (0,1µg/l) för tillåten halt i grundvattnet (enligt
dricksvattenkungörelsen). Simuleringen överensstämmer med uppmätta värden av imazapyr endast i
slutet av simuleringsperioden.
Figuren visar att de simulerade värdena (ljusgrå linje) endast överensstämmer med
uppmätta värden av imazapyr (punkter) i slutet av simuleringsperioden. För denna
anpassning har parametrarna justerats enligt tabell 3-2 med undantag för
grundvattenvolymen som ändrades från 100 m3 (100 000 l) till 0,0031 m
3 (3,1 l). Detta
orimligt låga värde kommer att diskuteras närmre i kapitel 5. Diskussion. Simulerad
mängd imazapyr i grundvattnet med angiven osäkerhet från Monte-Carlorealiseringarna
kan studeras i bilaga D.
Det sker i princip ingen adsorption till partiklarna enligt simuleringar, se figur 4-5.
Observera att grafen visar logaritmiska värden på y-axeln. Massa imazapyr adsorberad
till bankmaterialet och massa imazapyr i lös fas kan också studeras i figur 4-5.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
6-15-1994 10-28-1995 3-11-1997 7-24-1998 12-6-1999
Imaza
pyrk
on
cen
trati
on
(µ
g/l
)
År
Mätt_imazapyrkoncentration Simulerad_imazapyrkoncentration Gränsvärde
37
Figur 4-5. Massa imazapyr (g) adsorberad till bankmaterialet (blå linje) i de översta 50 cm i banvallen
respektive partiklar (röd linje), samt i löst fas (grön linje). Observera att grafen visar logaritmiska värden
på y-axeln.
Den högsta uppmätta mängden imazapyr hittas i de översta 10 cm i banvallsskiktet
(figur 4-6), för att sedan visa höga värden i skiktet 10 – 20 cm.
Figur 4-6. Genombrottskurvor för uppmätt massa imazapyr (g) i de översta 50 cm i banvallen.
38
I figuren med genombrottskurvor för simulerad massa imazapyr (figur 4-7) kan
observeras att den högsta mängden hittas i de översta 10 cm i banvallsskiktet. I
resterande skikt är simulerad mängd relativt liten.
Figur 4-7. Genombrottskurvor för simulerad massa imazapyr (g) i de översta 50 cm i banvallen.
Massdifferensen vid simulering ökar från år 1997 fram till sista simuleringsdatumet
under år 2000 (figur 4-8). Detta kan innebära att massförlusten baseras på nedbrytning
av imazapyr.
Figur 4-8. Uträknad massdifferens för simulering med imazapyr i de översta 50 cm i banvallen. Röd linje
visar medelvärdet.
39
4.3 ANALYSER AV IMAZAPYRMODELL
Imazapyrmodellen har analyserats genom att:
o undersöka dess känslighet
o kontrollera om modellen kan optimeras
o effektivitetstestas
o statistiskt säkerställa modellen
4.3.1 Känslighetsanalys av imazapyrmodell
En känslighetsanalys har utförts på modellen för att verifiera vilka parametrar som är
känsliga och då spelar roll för slutresultatet. Känslighetsindex β har använts enligt
formel 4 där ett stort värde på β innebär att parametern är mycket känslig för förändring.
Resultatet för β i massa imazapyr i banvallen presenteras i figur 4-9.
Figur 4-9. Känslighetsindex β för massa imazapyr i banvallen för de olika parametrarna avstånd till
grundvattenytan, partikelproduktion, grundvattenvolym, nederbörd, dos imazapyr, Kd-värde i banvall
samt halveringstid (staplar). Den ljusgrå linjen representeras av β = 1 vilket innebär att en ändring i
parametern p kommer att generera en direkt proportionell ändring i den simulerade massan x i banvallen.
I figur 4-9 kan utläsas att dosen imazapyr är direkt proportionell mot förändringen av
massan av imazapyr i bankmaterialet. Parametrarna halveringstid samt Kd-värde har
betydelse i modellens simuleringsresultat av massa imazapyr i banvallen. Avstånd till
grundvattenytan och nederbörd har mycket liten betydelse medan partikelproduktion
och grundvattenvolym inte visar någon känslighet enligt denna känslighetsanalys.
I figur 4-10 presenteras resultatet för β i koncentration imazapyr i grundvattnet.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
β
40
Figur 4-10. Känslighetsindex β för koncentrationen imazapyr i grundvattnet för de olika parametrarna
avstånd till grundvattenytan, partikelproduktion, grundvattenvolym, nederbörd, dos imazapyr, Kd-värde i
banvall samt halveringstid.
Då parametern avstånd till grundvattenytan ger ett så pass högt värde visas även
resultatet för β i grundvattnet i en tabell utan denna parameter, se figur 4-11. Det höga
β-värdet vid ändring av parametern avstånd till grundvattenytan visar att denna
parameter är mycket känslig vid ändring av parametervärdet vad gällande koncentration
imazapyr i grundvattnet. Alltså att en liten ökning av avståndet till grundvattenytan
kommer generera stor ökning av imazapyrkoncentrationen i grundvattnet.
Figur 4-11. Känslighetsindex β för koncentrationen imazapyr i grundvattnet för de olika parametrarna,
partikelproduktion, grundvattenvolym, nederbörd, dos imazapyr, Kd-värde i banvall samt halveringstid
(staplar). Den ljusgrå linjen representeras av β = 1 vilket innebär att en ändring av de olika parametrarna
kommer att generera en direkt proportionell ändring i simulerade halter i grundvattnet.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
β
0
5
10
15
20
25
β
41
I figuren kan utläsas att Kd-värdet i banvallen samt nederbörden har störst inverkan av
de olika testade parametrarna för koncentrationen imazapyr i grundvattnet. Även en
ändring av parametrarna halveringstid och grundvattenvolym ger ett högt β vilket
indikerar på känsliga parametrar. Dosen imazapyr är direkt proportionerlig med
förändringen av koncentrationen av imazapyr i grundvattnet, detta då β = 1.
Partikelproduktionen har ingen inverkan enligt denna känslighetsanalys, då β = 0.
För att kunna visa en relativ förändring har β även plottats mot . Detta gör
att alla parameterkörningar kan jämföras mot β i ett och samma diagram. För den
relativa förändringen i banvallen se figur 4-12.
Figur 4-12. Relativ förändring av β (med avseende på simulerad massa imazapyr i banvallen) vid en
ändring av de olika parametrarna avstånd till grundvattenytan, partikelproduktion, grundvattenvolym,
nederbörd, dos imazapyr, Kd-värde i banvall samt halveringstid.
I figuren kan ses att parametern dos imazapyr är direkt proportionell mot en förändring
av koncentrationen i banvallen, detta då β = 1. Parametrarna halveringstid samt Kd-
värde indikerar på att låga värden av parametrarna genererar ett större β,
alltså att dessa parametrar blir känsligare vid lägre värden på aktuell parameter. Avstånd
till grundvattenytan har en marginell påverkan, precis som parametrarna
partikelproduktion, grundvattenvolym samt nederbörd.
För förändringen i grundvattnet ger parametern avstånd till grundvattenytan högt β,
större vid små värden än för stora, se figur 4-13. Detta indikerar att systemet inte hinner
bryta ned allt imazapyr innan det når grundvattnet, varför denna parameter blir känslig
vid små värden.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
-0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8
β
(p1-p0)/p0
Avst. grvytan
Partikelproduktion
Grundvattenvolym
Nederbörd
Dos imazapyr
Kd-värde
Halveringstid
42
Figur 4-13. Relativ förändring av β (med avseende på simulerad koncentration imazapyr i grundvattnet)
vid en ändring av de olika parametrarna avstånd till grundvattenytan, partikelproduktion,
grundvattenvolym, nederbörd, dos imazapyr, Kd-värde i banvall samt halveringstid. Parametern avstånd
till grundvattenytan har en ”outlier” som representeras av den större punkten (-0,6;598).
Figuren visar att en förändring av parametern Kd-värde generar en hög känslighet,
precis som parametern nederbörd. Dock är låga Kd-värden känsligare än höga i
motsatts till nederbörd där höga värden genererar en större ändring av koncentrationen i
grundvattnet. Parametrarna partikelproduktion, grundvattenvolym samt halveringstid
har alla (i princip) en direkt proportionell förändring mot koncentrationen, detta då β
ligger nära värdet 1.
4.3.2 Optimering av imazapyrmodell
För att kunna optimera modellen har variansen beräknats enligt formel 5 mellan
uppmätta och simulerade medelvärden för varje parameterändring. Genom att justera de
olika parametervärdena avstånd till grundvattenytan, partikelproduktion, grundvatten-
volym, nederbörd, dos imazapyr, Kd-värde i banvallen samt halveringstid så att så låga
värden på variansen som möjligt uppnås fås även den minsta variansen, alltså ett
optimum. Den parameter som har ändrats är grundvattenvolymen, från 100 m3 (100 000
l) till 0,0031 m3 (3,1 l). Detta orimligt låga värde på grundvattevolymen diskuteras i
kapitel 5. Diskussion.
4.3.3 Effektivitetstest på imazapyrmodell
-metoden använts enligt formel 6 för att utvärdera modellens effektivitet.
Effektiviteten för modellen i banvallens översta 50 cm beräknades till -85. Då modellen
grafiskt ser ut att vara effektiv, d v s simuleringen passar de uppmätta värdena väl, se
figur 4-3, beräknades även effektiviteten per år. Detta för att eventuellt kunna urskilja
när under tidsperioden modellen stämmer bra och när den inte gör det, se tabell 4-1.
0
10
20
30
40
50
60
70
-0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8
β
(p1-p0)/p0
Avst. grvyta
Partikelproduktion
Grundvattenvolym
Nederbörd
Dos imazapyr
Kd-värde
Halveringstid
(-0,6;598)
43
Tabell 4-1. Modellens effektivitet i banvallens översta 50 cm beräknat per år. Reff = 1 innebär en perfekt
anpassning av modellen. Observera att simuleringar påbörjades först den 6 juni 1994 och avslutades den
21 augusti 2000, vilket gör att 1994 och år 2000 inte representerar ett helt år.
År Reff
1994 0,88
1995 -530
1996 -1,98
1997 0,38
1998 0,75
1999 0,93
2000 0,93
Av beräknade -värden år för år kan det konstateras att modellen är mest effektiv i
början och i slutet av simuleringsperioden, alltså år 1994 samt år 1999 och 2000. Sämst
är modellens effektivitet under år 1995.
I grundvattnet beräknades inte modellens effektivitet då simulerade och uppmätta
värden skiljer sig för mycket, se figur 4-4. Endast i slutet av simuleringstiden uppvisas
simulerad koncentration imazapyr. Toppen av uppmätta värden mellan år 1997 och
1998 uppnås aldrig med simulerade värden. Ett effektivitetsvärde på detta hade gett en
alldeles för dåligt resultat.
4.3.4 Statistisk bearbetning av imazapyrmodell
Modellen har bearbetats statistiskt genom att presentera simuleringsresultaten som
sannolikhetsfördelningar med percentilerna 5, 25, 75 samt 95 %. Simuleringsresultaten
med angiven osäkerhet för varje skikt ner till 50 cm redovisas i bilaga D.
För att säkerställa att modellen simulerar värden kring de uppmätta värdena för
imazapyr i de översta 50 cm i banvallen, undersöktes om dessa värden låg i intervallet
för den 5:e och 95:e percentilen, se figur 4-14. Om de uppmätta värdena ligger inom
intervallet kan man säga att modellen med 90 % säkerhet visar riktiga värden.
44
Figur 4-14. Uppmätt massa imazapyr (punkter) med percentilerna 5 % (mörkgrå linje) samt 95 % (ljusgrå
linje) för de simulerade värdena för imazapyr i de översta 50 cm i banvallen. Om modellen simulerar
bra/riktiga värden ska punkterna för uppmätt massa ligga inom detta intervall.
GoldSim simulerar inget osäkerhetsspann från simuleringens start fram till cirka år
1996. Först efter 1996 syns 5:e percentilen och 95:e percentilen. De uppmätta värdena
ser inte ut att ligga inom detta intervall. Vid studier av skikt för skikt verkar dock
uppmätta värden ligga inom detta intervall, se bilaga D.
4.4 MODELLUPPBYGGNAD OCH MODELLUTVECKLING AV
GLYFOSATMODELL
Grunden till glyfosatmodellen har varit imazapyrmodellens uppbyggnad. En
parameterisering har gjorts likväl som omplacering av vissa funktioner, se tabell 3-3 och
figur 4-15.
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
4-26-1994 9-8-1995 1-20-1997 6-4-1998 10-17-1999
Mass
a im
aza
pyr
(g)
År
uppmätt 5% 95%
45
Figur 4-15. Transportmodell för glyfosat i GoldSim.
Den största skillnaden med glyfosatmodellen och den ursprungliga imazapyrmodellen
är att det inte finns tillgänglig mätdata från bankmaterialet utan endast mätdata från
grundvattnet för simulering med glyfosat.
Även i boxen material har vissa justeringar gjorts. Då inga mätvärden på Kd-värden
finns (parametern Kd_troligast i imazapyrmodellen), har Kd-värden för bankmaterialet
valts att representeras av en stokastisk fördelning med inparametrarna minsta möjliga
Kd-värde samt högsta möjliga Kd-värde, se figur 4-16. Även halveringstiden för
glyfosat och AMPA representeras av stokastiska fördelningar där ett värde slumpas
fram för varje körning. Halveringstid och Kd-värden för glyfosat och AMPA har
hämtats från litteratur samt från rekommendationer, se sammanställning av
parametervärden i tabell 3-3.
46
Figur 4-16. Material till glyfosatmodellen i GoldSim, innehållande halveringstid, Kd-värden för
banfyllnad, akvifärjord samt partiklar, effektiv porositet, densitet samt diffusivitet. Parametern
NOLLNING ska underlätta vid eventuell simulering med antagandet noll adsorption.
4.5 SIMULERING MED GLYFOSAT
Simuleringar har gjorts på den utvecklade spridningsmodellen med den aktiva
substansen glyfosat som finns i bekämpningsmedlet Roundup Bio. Applicering av
glyfosat skedde vid t = 0 i modellen, då med en dos på 1,8 kg/ha. I verkligheten
appliceras glyfosat en gång per år, något som alltså inte tagits hänsyn till i modellen.
Detta diskuteras i avsnitt 5. Diskussion.
Ingen känslighetsanalys har gjorts för denna modellparametrisering men en optimering
av modellen har skett främst genom att ändra parametern grundvattenvolym och avstånd
till grundvattenytan.
Simuleringen med glyfosat simulerades under perioden 2008-05-17 till 2010-10-28 med
sammanlagt 894 antal tidssteg och med 1 000 Monte-Carlorealiseringar. Det är under
denna tidsperiod som det finns uppmätta värden av glyfosat och AMPA i grundvattnet
från de olika mätplatserna Skörpinge, Hasselfors och Lunda.
47
I figur 4-17 redovisas simuleringsresultat för mängd glyfosat samt mängd AMPA
summerad över skikten 0 – 50 cm i banvallen. För denna simulering finns inga
mätvärden att jämföra med.
Figur 4-17. Mängd glyfosat (g) samt mängd AMPA (g) summerad över skikten 0 - 50 cm. Glyfosat
representeras av den blå linjen och AMPA av den röda linjen.
Figur 4-17 visar att glyfosatkoncentrationen avtar genom hela simuleringsperioden
samtidigt som glyfosats nedbrytningsprodukt AMPA till en början ökar för att sedan
avta den med. Anledningen till att även AMPA minskar efter ett tag är att den i sig
också bryts ned och transporteras bort från banvallen. AMPA:s nedbrytningsprodukter
har inte simulerats.
Enligt simuleringar påvisas inga glyfosatkoncentrationer i grundvattnet (figur 4-18),
medan uppmätta halter av glyfosat har påvisats vid 17 tillfällen mellan år 2008 och
2010.
48
Figur 4-18. Glyfosatkoncentration (µg/l) i grundvattnet enligt mätning (punkter) och enligt simulering
(ljusgrå linje). Besprutningstillfällen är 2008-05-23, 2009-05-13 samt 2010-05-22 (pilar). Den mörkgrå
linjen visar gränsvärdet (0,1µg/l) för tillåten halt i grundvattnet (enligt dricksvattenkungörelsen).
Besprutningstillfällen är 2008-05-23, 2009-05-13 samt 2010-05-22, men då för platsen
Skörpinge då de flesta mätvärden kommer därifrån. För att få simulerade halter glyfosat
i grundvattnet har ett försök till justering gjorts med parametern avstånd till
grundvattenytan samt parametern grundvattenvolym, då till avståndet 0,5 m samt
volymen 1 l. Detta diskuteras mer i kapitel 5. Diskussion. För att kunna påvisa
glyfosatkoncentrationer i grundvattnet har parametervärdena grundvattenvolym samt
halveringstid justerats ytterligare nämligen till 0,1 l respektive 10 år (3 650 dagar), se
figur 4-19.
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
5-7-2008 11-23-2008 6-11-2009 12-28-2009 7-16-2010
Gly
fosa
tkon
cen
trati
on
(µ
g/l
)
År
Uppmätt glyfosat-konc. Simulerad glyfosat-konc. Gränsvärde
49
Figur 4-19. Glyfosatkoncentration (µg/l) i grundvattnet enligt mätning (punkter) och enligt simulering
(ljusgrå linje). Besprutningstillfällen är 2008-05-23, 2009-05-13 samt 2010-05-22 (pilar). Halveringstiden
för glyfosat har justerats till 10 år (3650 dagar) och grundvolymen till 0,1 l. Den mörkgrå linjen visar
gränsvärdet (0,1µg/l) för tillåten halt i grundvattnet (enligt dricksvattenkungörelsen).
För glyfosats nedbrytningsprodukt AMPA har simulerade värden kunnat framställas, se
figur 4-20.
Figur 4-20. AMPA-koncentration (µg/l) i grundvattnet enligt mätning (punkter) och enligt simulering
(ljusgrå linje). Besprutningstillfällen är 2008-05-23, 2009-05-13 samt 2010-05-22 (pilar). Den mörkgrå
linjen visar gränsvärdet (0,1µg/l) för tillåten halt i grundvattnet (enligt dricksvattenkungörelsen).
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
5-7-2008 11-23-2008 6-11-2009 12-28-2009 7-16-2010
Gly
fosa
tkon
cen
trati
on
(µ
g/l
)
År
Uppmätt glyfosat-konc. Simulerad glyfosat-konc. Gränsvärde
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
5-7-2008 11-23-2008 6-11-2009 12-28-2009 7-16-2010
AM
PA
-ko
nce
ntr
ati
on
(µ
g/l
)
År
Uppmätt AMPA-konc. Simulerad AMPA-konc. Gränsvärde
50
Parametern avstånd till grundvattenytan samt parametern grundvattenvolym har
justerats för att få ett utslag som liknar uppmätta halter, då till avståndet 0,5 m samt
volymen 1 l. Uppmätta avstånd till grundvattenytan på platsen Skörpinge, där de flesta
av halterna glyfosat och AMPA funnits i grundvattnet, har uppskattats till i snitt 1,5 m.
För grundvattenvolymen finns inga fältdata. Detta diskuteras mer i kapitel 5.
Diskussion.
Genombrottskurvor för glyfosat respektive AMPA för fem olika skikt de första 50 cm i
banvallen kan ses i figur 4-21 respektive figur 4-22. För resultat för varje skikt för sig,
se bilaga E. I bilaga E kan även angiven osäkerhet i simuleringsresultatet från Monte-
Carlorealiseringarna betraktas för varje skikt.
Figur 4-21 Simulerade genombrottskurvor för glyfosat för fem olika skikt de första 50 cm i banvallen
mellan åren 2008 och 2010. Det mesta av glyfosat bryts ned redan i de översta 10 cm i banvallen.
Genombrottskurvan i figur 4-21 visar att den största nedbrytningen av glyfosat sker i de
översta 10 cm i banvallen. Nedbrytningsprodukten AMPA transporteras sedan vidare
ner i profilen.
Även AMPA bryts till största del ned i de översta 10 cm i banvallen, se figur 4-22, men
även ner till 40 cm i banvallen.
0
0,0005
0,001
0,0015
0,002
0,0025
0,003
0,0035
0,004
0,0045
5-12-2008 5-12-2009 5-12-2010
Su
bst
an
smän
gd
(m
ol)
År
Banvall_0_10_cm Banvall_10_20_cm Banvall_20_30_cm
Banvall_30_40_cm Banvall_40_50_cm
51
Figur 4-22. Simulerade genombrottskurvor för AMPA för fem olika skikt de första 50 cm i banvallen
mellan åren 2008 till 2010. Ungefär hälften av AMPA bryts ned i de översta 10 cm i banvallen, men även
en stor del av nedbrytningen sker ner till 40 cm.
4.5.1 Simuleringar av glyfosat vid olika scenarier
Glyfosatmodellen har simulerats vid olika scenarier som representerar ”worst-case”
scenarier. De angivna scenarierna är tänkt att representera olika extrema typmiljöer med
avseende på avstånd till grundvattenyta, Kd-värde samt halveringstid. I tabell 4-2
presenteras simulerade koncentrationer i grundvattnet (slutvärden) för de olika
scenarierna.
Tabell 4-2. Simulerade koncentrationer (slutvärdet) för glyfosat och AMPA i grundvattnet för de olika
scenarierna A-H. Den streckade linjen under värdena i tabellen visar de lägsta uppmätta
koncentrationerna för glyfosat och AMPA (scenario D). Den heldragna linjen under värdena visar de
högst simulerade koncentrationerna (scenario E).
Scenario Avstånd gr.vattenytan (m)
Kd-värde (l/kg) t1/2 (dygn)
Simulerad konc. i
grundvattnet (µg/l)
Glyfosat AMPA Glyfosat AMPA Glyfosat AMPA
A 0,5 15 - 60 1,5 - 5,9 24 124,1 1,58·10-10
2,98
B 0,5 60 - 104 6 - 10,4 24 124,1 1,59·10-15
2,11·10-4
C 1 15 - 60 1,5 - 5,9 24 124,1 2,87·10-13
1,11·10-2
D 1 60 - 104 5,9 - 10,4 24 124,1 1,82·10-18
3,33·10-7
E 0,5 15 - 60 1,5 - 5,9 242 489,1 1,73 38,7
F 1 15 - 60 1,5 - 5,9 242 489,1 3,17·10-3
1,33·10-1
G 0,5 60 - 104 5,9 - 10,4 242 489,1 1,76·10-5
2,34·10-3
H 1 60 - 104 5,9 - 10,4 242 489,1 2,02·10-8
3,15·10-6
Simulerade koncentrationer visar att scenario D ger den lägsta koncentrationen i
grundvattnet. Scenario D representerar en banvall med högt Kd-värde, stort avstånd till
grundvattenytan samt en snabb halveringstid. De högsta koncentrationerna uppnås i
0
0,0002
0,0004
0,0006
0,0008
0,001
0,0012
0,0014
5-12-2008 5-12-2009 5-12-2010
Su
bst
an
smän
gd
(m
ol)
År
Banvall_0_10_cm Banvall_10_20_cm Banvall_20_30_cm
Banvall_30_40_cm Banvall_40_50_cm
52
scenario E där banvallen representeras av ett lågt Kd-värde, ett litet avstånd till
grundvattenytan samt en långsam halveringstid.
53
5. DISKUSSION
5.1 SIMULERING MED IMAZAPYR
Imazapyrmodellen gav en bra uppskattning vid simuleringar på de översta 50 cm i
banvallen (figur 4-3) vilket framgår både genom studier av figurer av simulerade massor
imazapyr mot uppmätta massor imazapyr och genom studier av effektivvärdet per år.
Vid kalibrering med uppmätta imazapyrkoncentrationer i grundvattnet stämmer
simulerade värden endast i slutet av simuleringsperioden (figur 4-4). Denna anpassning
uppstår dock troligtvis på en felaktig systemmodellering eller av en slump. Modellen
missar helt den tydliga genombrottskurvan från uppmätta imazapyrhalter vilket tyder på
att modellen inte transporterar ämnet till grundvattnet som det är tänkt. Även om
transporten till grundvattnet hade kunnat modelleras är modellen i dagsläget inte gjord
så att en omsättning sker i grundvattnet. Därför transporteras inte imazapyrhalterna
vidare utan samlas i den sista ”boxen” i modellen (Grundvatten). Innan modellen kan
börja användas av Trafikverket måste detta ses över. En grundvattenmodell som tar
hänsyn till grundvattenomsättning och blir som en påbyggd modul på simulerings-
modellen kan hjälpa till att utreda och utveckla vad som händer i grundvattnet.
I figur 4-3 ses även en relativt stor avklingning av massa imazapyr i banvallen. Detta
beror på halveringstiden då denna är inställd så att den de första 153 dagarna är 58 dygn
medan den efter 153 dagar (cirka 6 månader) är satt till 1 369 dygn. Detta kan ses som
en indikation på att halveringstiden är en viktig och känslig parameter i modellen och
därför måste undersökas för varje ny provplats.
Den stora massdifferensen i slutet av simuleringen på de översta 50 cm i banvallen kan
bero på att ingen nedbrytningsprodukt efter imazapyr tas hänsyn till i modellen varför
denna ”försvinner” som massförlust (se figur 4-8). Enligt Kemikalieinspektionen
(2012a) har inga stabila metaboliter hittats, varför nedbrytningsprodukter inte tagits
hänsyn till i denna simuleringsmodell. En utvidgning av modellen skulle kunna ta detta
i beaktning för att minimera massförlusten, men metaboliterna måste då vara kända.
En viktig parameter i simuleringsmodellen är grundvattenvolymen, vilket krävs för att
veta hur stor volym som blivit förorenad. I nuläget fungerar denna parameter inte som
den ska i modellen då den måste sättas till orimligt små värden för att kunna uppvisa
rimliga halter imazapyr i grundvattnet. För simulerade halter i banvallen spelar denna
parameter ingen roll. Den orimligt lilla volymen på grundvattnet på 3,1 l är något
oförklarligt men skulle kunna undersökas närmre genom att utveckla en
grundvattenmodul. Även i uppbyggnadsskedet av denna spridningsmodell för imazapyr
var denna parameter mycket osäker (Vectura, 2011b). Då testades möjligheten att
adsorptionen överskattats och den sattes därmed till noll i modellen. Detta gjorde att
grundvattenvolymen kunde sättas till 100 m3
(100 000 l) vilket är ett mer rimligt värde.
Dock gjorde denna ändring att anpassningen av massa imazapyr i banvallen blev
mycket sämre, då inget imazapyr uppehölls i banvallen utan rann igenom utan att hinna
brytas ned. I en nyare banvall är dock detta en möjlighet då det grova makadammet gör
att nederbörden med bekämpningsmedel lätt kan sippra igenom banvallen och nå
54
grundvattnet. Modellen är tänkt att vara uppbyggd på så sätt att den representerar en
äldre banvall som innehåller mer finkornigt material där imazapyr kan adsorbera, stanna
kvar och brytas ned för att tillslut nå grundvattnet, men i betydligt lägre halter.
5.2 ANALYSER AV IMAZAPYRMODELL
För att få en bra kalibrering mellan uppmätta och simulerade värden med imazapyr
krävs bra indata till modellen. I känslighetsanalysen påvisades att viktiga parametrar att
ta hänsyn till för att bestämma massan imazapyr i banvallen är Kd-värdet och
halveringstiden. En liten ändring av dessa värden genererade en stor ändring i simulerad
massa imazapyr i banvallen. För simulerade koncentrationer imazapyr i grundvattnet
visade känslighetsanalysen att parametern avstånd till grundvattenytan är av största vikt
att bestämma korrekt. En liten ändring av detta värde genererade en stor ändring av
halten imazapyr i grundvattnet. Även parametrarna Kd-värde, nederbörd, halveringstid
och grundvattenvolym visade sig vara känsliga. En uppseendeväckande iakttagelse är att
parametern partikelproduktion inte alls verkar ha någon stor betydelse för varken
massan imazapyr i banvallen eller halten imazapyr i grundvattnet. Denna parameter har
i tidigare studier antagits vara mycket viktig med avseende på imazapyrs transport i
banvallen till grundvattnet (Almqvist, 2004; Jarvis m.fl., 2006). Teorin om detta bygger
på att Kd-värden för finare partiklar normalt är högre än för grövre vilket skulle betyda
att en ökad partikelproduktion, alltså finare partiklar, skulle öka risken att förorening
adsorberar och på så sätt tar sig ned genom banvallen. Resultatet av känslighetsanalysen
skall dock inte ses som ett bevis utan bara ge en tankeställare om att det är en svår
parameter att fastställa.
Om avståndet till grundvattenytan, Kd-värden och halveringstider för aktuell plats kan
bestämmas i fält ges möjligheten för bättre överensstämmande simuleringsresultat och
en mer noggrann och riktig modell. Vet man dessa mer noggrant kan det tänkas att
grundvattenvolymen, som nu är en mycket osäker parameter i modellen, skulle kunna
uppskattas bättre.
Beräkningen av effektivitetvärdet för modellen vad gäller simulering av massa imazapyr
i banvallen visade på dåliga värden under hela simuleringsperioden. Vid beräkning år
för år visar modellen ett bättre effektivvärde, speciellt i början och i slutet av
simuleringsperioden. 1995 var det år som var sämst vilket kan bero på att det är då bytet
av halveringstid sker i modellen.
Den statistiska bearbetningen av modellen (figur 4-14) visar att osäkerheten i
simuleringsresultaten per skikt i banvallen (bilaga D, figur D-2, D-4, D-6, D-8, D-10)
ökar med ökat djup. Detta indikerar att inparametrarnas osäkerheter ger större effekt ju
längre ner i banvallen man tittar.
5.3 SIMULERING MED GLYFOSAT
Simuleringar med glyfosat och dess nedbrytningsprodukt AMPA har utförts för både
massa förorening i banvallen samt föroreningshalt i grundvattnet. I banvallen finns inga
uppmätta värden av glyfosat och AMPA som simulerade resultat kan jämföras med.
Figur 4-17 visar att glyfosat bryts ned till AMPA som i sin tur också minskar efter en
55
tid. Denna konstanta avklingning under simuleringsperioden är något felaktig då
appliceringen av herbicider egentligen sker en gång per år och modellen borde då kunna
visa toppar i figuren. Dock har modellen endast ett appliceringstillfälle, nämligen då t =
0. Att det endast sker ett appliceringstillfälle i modellen bör justeras så att det mer liknar
verkligenheten.
Simuleringsresultat från grundvattnet har jämförts med uppmätta värden glyfosat och
AMPA från platserna Skörpinge, Hasselfors och Lunda. Dessa uppmätta värden är
mycket få (endast 17 prov med uppvisade halter av 289 tagna prov) varför en jämförelse
med dessa inte behöver ge en rättvis kalibrering av modellen. Fältstudier och
laborationsstudier visar att glyfosat och AMPA sällan hittas i grundvattnet vilket också
modellen visar. Att vissa uppmätta värden är höga (över Livsmedelsverkets gränsvärde
på 0,1 µg/l) kan bero på närliggande jordbruk som använder bekämpningsmedlet
Roundup Bio som innehåller den aktiva substansen glyfosat med dess nedbrytnings-
produkt AMPA. Detta leder till att indata i form av uppmätta halter på glyfosat och
AMPA är mycket osäkra då de är väldigt få samt att de kommer från helt olika ställen
med helt olika förutsättningar. Dock är 12 av de 17 proverna från platsen Skörpinge,
varför nederbördsdata och temperaturdata från SMHI har valts att hämtas från en
mätstation i Malmö.
Skillnad mellan uppmätta och simulerade värden med glyfosat samt AMPA (figur 5-1
och figur 5-2) kan bero på platsspecifika utgångspunkter så som dåliga förutsättningar
för nedbrytning i form av låga halter organiskt material, låg temperatur, inget ljus etc.
Figur 5-1. Simulerade glyfosatkoncentrationer (mörkgrå linje) och simulerade AMPA-koncentrationer
(ljusgrå linje). Simulerade halter glyfosat är mindre än simulerade halter AMPA.
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16
4-12-2008 4-12-2009 4-12-2010
Ko
nce
ntr
ati
on
i g
run
dv
att
net
(µ
g/l
)
År
Simulerad glyfosat-konc. Simulerad AMPA-konc.
56
Figur 5-2. Uppmätta glyfosatkoncentrationer (mörkgrå punkter) och uppmätta AMPA-koncentrationer
(ljusgrå punkter) i grundvattnet från provpunkterna Skörpinge, Hasselfors och Lunda. Generellt är
uppmätta glyfosatkoncentrationer i grundvattnet högre än uppmäta AMPA-koncentrationer. Denna figur
innehåller åtta prover som har halter under rapporteringsgränsen på 0,1 µg/l.
Dessutom är uppmätta halter av glyfosat betydligt högre än simulerade värden, högst
uppmätt på 0,37 µg/l mot högsta simulerade värde på 0,002 µg/l. Skillnaden mellan
uppmätta värden på AMPA mot simulerade värden är inte lika stor där högst uppmätta
värdet är på 0,24 µg/l mot simulerat värde på 0,14 µg/l. Spridningsmodellens förmåga
att simulera halter i grundvattnet bör diskuteras och undersökas närmre. Nu verkar det
som om att modellen inte gör det den är ämnad att göra.
Observerade halter AMPA i figur 4-20 tyder på ett mycket heterogent system då höga
och låga värden kan observeras direkt efter appliceringen av herbiciden. Enligt tidigare
studier påvisas den mesta av AMPA:n 30 cm ner i banvallen (Torstensson m.fl., 2005).
Vid granskning av AMPA:s simulerade genombrottskurvor (figur 4-22) tyder värdena
på att det mesta av AMPA:t återfinns i de översta 10 cm. Det är också där som det
mesta av glyfosat bryts ned (figur 4-21). Skillnaden mot tidigare studier kan bero på
felaktiga indata i modellen.
Simulering av glyfosatmodellen vid de olika scenarierna A-H (tabell 4-2) visar som
väntat att ett lågt Kd-värde, en lång halveringstid samt ett kort avstånd till
grundvattenytan kommer att generera en större koncentration av föroreningen i
grundvattnet.
Precis som i imazapyrmodellen måste grundvattenvolymen sättas till orimligt låga
värden för att överhuvudtaget få glyfosat- och AMPA-koncentrationer i grundvattnet.
Att detta även visas i glyfosatmodellen tyder på att parametern inte fungerar som den är
tänkt.
I detta skede kan det konstateras att modellen är användbar men kan göras bättre genom
fler parameterdata som Kd-värden, halveringstid och avstånd till grundvattenytan samt
fler uppmätta herbicidkoncentrationer för en bättre kalibrering. Det bör också påpekas
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
4-12-2008 10-29-2008 5-17-2009 12-3-2009 6-21-2010 1-7-2011
Kon
cen
trati
on
i g
run
dvatt
net
(µ
g/l
)
År
glyfosat
AMPA
57
att spridningen i grundvattnet inte redovisas i den aktuella modellen, något som en
grundvattenmodul skulle kunna visa.
5.4 FÖRSLAG TILL FORTSATTA STUDIER
För att kunna kalibrera modellen ytterligare behöver den kompletteras med ytterligare
provtagningsplatser och provtagningar i miljökontrollprogrammet. Resultatet av
känslighetsanalysen ger möjlighet att planera fortsatt provtagning. Ett faktum är att
spridningsmodellen i GoldSim bara blir bättre och bättre ju mer indata som finns att
tillgå (Forsman, pers. medd., 2012). Det finns tankar om att utvidga detta till en
forskarstudie för att ytterligare kunna utreda olika bekämpningsmedels påverkan och
spridning på järnvägsbanvallar i Sverige.
En grundvattenmodul kan hjälpa till att förstå spridningen i grundvattnet och på så sätt
ge en ökad förståelse i vilken omfattningen olika skyddsvärda miljöer exponeras. Detta
skulle kanske även kunna bringa klarhet i hur parametern grundvattenvolym fungerar i
modellen. Ett sätt att bättre förstå transporten av herbicid i modellen är att släppa
igenom ett konservativt ämne, alltså ett ämne som inte bryts ned, t ex klorid. På så sätt
kan nedbrytningen testas och koncentrationen i grundvattnet kan undersökas lättare.
I denna utvecklade modell sker appliceringen av preparatet en gång under simulerings-
tiden nämligen då t = 0. Så är det inte i verkligheten utan banvallen besprutas vanligtvis
en gång per år. Denna möjlighet behöver läggas in i modellen för att lättare kunna
kalibrera simulerade värden mot uppmätta värden.
Fortsatt arbete med modellen, för att göra den mer lätthanterlig, är att använda
GoldSims verktyg som kallas dash-board där användaren lätt kan ändra de parametrar
som har stor betydelse och är platsberoende. Detta hjälpverktyg gör att användaren inte
behöver vara insatt i själva modellens uppbyggnad. En annan möjlighet till
vidareutveckling är att koppla in GIS till modellen och själva dash-boarden så att
platsspecifika data kan tillföras modellen så som klimat och jordart.
58
6. SLUTSATSER
o Det beräknade effektivvärdet per år visar att modellen är effektiv vid
simuleringar av imazapyrmassa i banvallen. För simuleringar i grundvattnet är
modellen inte lika effektiv. Simuleringen av imazapyr visar på en bra kalibrering
mot uppmätta värden från provplatsen Ina. Dock ökar osäkerheten i modellen ju
längre ner i banvallens skikt man tittar.
o Känslighetsanalysen visade att de känsligaste parametrarna i modellen är
avstånd till grundvattenyta, adsorptionsförmåga (Kd-värde) i banvallen,
halveringstid samt nederbörd.
o Simuleringar med bekämpningsmedlet Roundup Bio med den aktiva substansen
glyfosat visar på mycket små koncentrationer av både glyfosat och AMPA i
grundvattnet.
o Scenarioanalysen visade som väntat att ett lågt Kd-värde, en lång halveringstid
samt ett kort avstånd till grundvattenytan kommer att generera en större
koncentration av herbiciden i grundvattnet.
o Modellen behöver utredas vidare med avseende på bekämpningsmedlet
Roundup Bio med den aktiva substansen glyfosat och dess nedbrytningsprodukt
AMPA då det är detta bekämpningsmedel som Trafikverket använder i
dagsläget.
o Modellens trovärdighet kan diskuteras vad gäller simulerade koncentrationer av
förorening i grundvattnet. I nuläget är det svårt att uppskatta denna
koncentration då den totala volymen som blivit förorenad är okänd. För att
överhuvudtaget få koncentrationer i grundvattnet måste parametern
grundvattenvolym i modellen sättas till orimligt små värden (cirka 3 l). Ett mer
rimligt värde skulle vara 100 m3 (100 000 l).
o Fortsatta studier bör ske, främst genom att fortsätta med miljökontroll-
programmet och ta fler prover i fält. Mer indata kommer att ge en mer korrekt
simuleringsmodell. Modellen skulle också kunna utvecklas så att den blir lättare
att använda med ett hjälpverktyg som heter dash-board som finns inbyggt i
GoldSim.
59
7. REFERENSER
Almqvist, S. (2004). Simulering av bekämpningsmedelstransport i banvall: utveckling
av ett prognosverktyg. Examensarbete, Institutionen för Markvetenskap, SLU, Uppsala
2004, ISSN 1651-7210.
Andersson, L. (2002). Metallers lakningsbenägenhet hos järnsand i banvall.
Examensarbete, Institutionen för Samhällsbyggnadsteknik, Luleå Tekniska högskola
2002, ISSN 1402 - 1617.
Bergström, L., Börjesson, E., Stenström, J. (2011). Laboratory and Lysimeter Studies of
Glyphosate and Aminomethylphosphonic Acid in a Sand and Clay Soil. J. Environ.
Qual: Madison, USA.
Beven, K. (2009). Environmental modelling: an uncertain future? London: Routledge.
Brady, N.C., Weil, R.R. (1999). The Nature and Properties of Soils. 12th
edition.
Prentice-Hall: New Jersey.
Börjesson, E., Torstensson, L., Stenström, J. (2004). The fate of imazapyr in a Swedish
railway embankment. Pesticide Management Science. 60, 544-549.
Cederlund, H., Stenström, J. (2004). Microbial biomass and activity on railway track
and embankments. Pesticide Management Science. 60, 550-555.
Cederlund, H., Thierfelder, T., Stentröm, J. (2008). Functional microbial diversity of the
railway track bed. Science of the Total Environment 397 (2008) 205-214.
Domenico, P.A., Schwartz, F.W. (1998). Physical and Chemical Hydrogeology. 2. Ed.
New York: Wiley.
Golder Associates AB (2008). Banverket Kontrollprogram Bekämpningsmedel –
Beskrivning av modell för herbicidtransport i banvall. [Opublicerat verk].
GoldSim (2012a). What is Simulation?
http://goldsim.com/Web/Introduction/Simulation/ Hämtad 2012-02-02
GoldSim (2012b). Probabilistic Simulation.
http://goldsim.com/Web/Introduction/Probabilistic/ Hämtad 2012-02-02.
GoldSim (2012c). When to Use Simulation.
http://goldsim.com/Web/Introduction/WhentoSimulate/ Hämtad 2012-02-02.
GoldSim (2012d). Contaminant Transport Module.
http://goldsim.com/Web/Products/Modules/ContaminantTransport/ Hämtad 2012-02-
13.
Gustavsson, M. (2007). Järnvägens föroreningar – källor, spridning och åtgärder. En
litteraturstudie. Linköping: Statens väg- och transportforskningsinstitut.
60
Jansson, S. (2001). Provtagning av ballastmassor i banvall. Examensarbete, ISNR
SLU-MLE-EXS - -45 - -SE, Institutionen för markvetenskap, Avdelningen för
markkemi och jordmånslära, Uppsala Universitet 2001, ISSN 1102-1381.
Jarvis, N.J., Almqvist, S., Stenström, J., Börjesson, E., Jonsson, E., Torstensson,
Lennart (2006). Modelling the leaching of imazapyr in a railway embankment. Pesticide
Management Science. 62:940 – 946 (2006).
Jordbruksverket (2011/2012). Kemisk ogräsbekämpning.
http://www2.jordbruksverket.se/webdav/files/SJV/trycksaker/Pdf_ovrigt/be20.pdf
Hämtad 2012-01-19.
Kemikalieinspektionen (2012a). Imazapyr. Uppdaterad februari 1998.
http://apps.kemi.se/bkmregoff/Bkmblad/Imazapyr.pdf Hämtad 2012-01-17.
Kemikalieinspektionen (2012b). Glyfosat. Uppdaterad november 1997.
http://apps.kemi.se/bkmregoff/bkmblad/Glyfosat.pdf Hämtad 2012-01-17.
Kemikalieinspektionen (2012c). Arsenal 250. Uppdaterad 2001-07-24.
https://apps.kemi.se/bkmregoff/default.cfm Hämtad 2012-02-01.
Kemikalieinspektionen (2012d). Roundup Bio. Uppdaterad 2006-06-27.
https://apps.kemi.se/bkmregoff/default.cfm Hämtad 2012-02-01.
KIFS (2008:3). Kemikalieinspektionens föreskrifter om bekämpningsmedel. 2008.
Kemikalieinspektionen.
Lankreijer, H.J.M. (1998). The water balance of forests under elevated atmospheric
CO2. University of Groningen.
Miljömålsportalen (2012). Giftfri miljö. Uppdaterad 2011-10-31.
http://www.miljomal.se/4-Giftfri-miljo/ Hämtad 2012-01-19.
Montanari, Alberto (2005). Large sample behaviors of the generalized likelohood
uncertainty estimation (GLUE) in assessing the uncertainty of rainfall-runoff
simulations. Water Resources Research, Vol. 41, W08406, doi:
10.1029/2004WR003826, 2005. Faculty of Engineering, University of Bologna: Italy.
Naturvårdsverket (1997). Spridning av kemiska bekämpningsmedel – Tillämpning av
Naturvårdsverkets föreskrifter om spridning av kemiska bekämpningsmedel, Allmänna
råd 97:3. Tuna Tryck, 1997.
SGI (2002). Sveriges Geologiska Institut. Potentiella efterbehandlingsmetoder för
Banverkets förorenade områden. Diarienr: 1-0009-0603. Projektnr: 10632. Banverket
bansystem 02-10 DNR S01-854/08.
SFS (1998). Miljöbalken, Stockholm: Justitiedepartementet. 1998:899.
61
Livsmedelsverket (2001). Livsmedelsverkets föreskrifter om dricksvatten. SLVFS:
2001:30.
SNFS (1997). Statens naturvårdsverks författarsamling om spridning av kemiska
bekämpningsmedel. Statens naturvårdsverk: 1997:2.
Sterner, O (2003). Förgiftningar och miljöhot. Studentlitteratur: Lund.
SWECO VIAK (2005). Miljökontrollprogram för kemisk ogräsbekämpning –
Förstudie. Stockholm. [Opublicerat verk].
Tham, M., Pålsson, L. (2006). Bekämpning på grönytor. Jönköping: Jordbruksverket.
Torstensson, L. (1989). Bekämpningsmedel i den yttre miljön. Naturvårdsverket, rapport
3536.
Torstensson, L. (1990). Kemiska bekämpningsmedel, hur transporteras de i miljön?
Uppsala: Sveriges Lantbruksuniversitet.
Torstensson, L. (1997). Bekämpningsmedel i svenska vatten – en fråga om hantering.
Uppsala: Sveriges Lantbruksuniversitet.
Torstensson, L. (2001). Use of herbicides in railway tracks in Sweden. Pesticide
Outlook, 12(1), 16-21.
Torstensson, L. (2004). Herbicide Use On Railways.
http://www.egeis.org/home/monitoring/case_studies.php?article_id=109 Hämtad 2012-
03-14.
Torstensson, L. (2005). Samarbete mellan Banverket och Sveriges Lantbruksuniversitet
rörande ogräsbekämpning på banvallar 1985 – 2005. SLU Service/Repro, Uppsala
2007.
Torstensson, L., Börjesson E., Stenström, J (2005). Efficacy and fate of glyphosate on
Swedish railway embankments. Pesticide Management Science. 61, 881-886.
Trafikverket, (2010a). Trafikverkets miljörapport 2010. Trafikverket.
Trafikverket (2010b). Ogräsbekämpningsmedel.[Video] Sverige: Gunnar Nilsson
MediaBild AB.
http://streaming.vv.se/trafikverket/ogras_wmv9_768kbit_widescreen.wmv Hämtad
2012-01-26.
Trafikverket (2012a). En dag med vegetationsbekämparna. Uppdaterad 2010-06-03.
http://www.trafikverket.se/Aktuellt/Nyhetsarkiv/Nyhetsarkiv2/Nationellt/201006/En-
dag-med-vegetationsbekamparna/ Hämtat 2012-01-19.
62
Trafikverket (2012b). Vegetationsbekämpning. Uppdaterad 2010-03-15.
http://www.trafikverket.se/Pressrum/faktamaterial/Miljoinformation/Vegetationsbekam
pning-/ Hämtad 2012-01-19.
Trafikverket (2012c). Vegetationsbekämpning. Uppdaterad 2011-07-06.
http://www.trafikverket.se/Foretag/Bygga-och-underhalla/Jarnvag/Arstidsrelaterat-
underhall/Vegetationsbekampning/ Hämtad 2012-01-17.
Trafikverket (2012d). Ogräsbekämpning på järnväg. Uppdaterad 2010-07-05.
http://www.trafikverket.se/Pressrum/Bilder-och-artiklar/Bilder/Ograsbekampning-pa-
jarnvag/ Hämtad 2012-01-19.
Trafikverket (2012e). Bekämpningsmetoder. Uppdaterad 2010-06-04.
http://www.trafikverket.se/Privat/Miljo-och-halsa/Halsa/Kemiska-produkter-och-
material/Kemisk-bekampning/Bekampningsmetoder/ Hämtad 2012-02-01.
Trafikverket (2012f). Bekämpningsmedel. Uppdaterad 2010-05-04.
http://www.trafikverket.se/Privat/Miljo-och-halsa/Halsa/Kemiska-produkter-och-
material/Kemisk-bekampning/Bekampningsmedel/ Hämtad 2012-02-01.
Trafikverket (2012g). Sveriges järnvägsnät. Uppdaterad 2011-06-07.
http://www.trafikverket.se/Privat/Vagar-och-jarnvagar/Sveriges-jarnvagsnat/ Hämtad
2012-02-09.
Trafikverket (2012h). Järnvägshistoria. Uppdaterad 2011-01-14.
http://www.trafikverket.se/Museer/Om-Trafikverkets-museer/Samlingar--
kunskap/Trafikhistoria/Jarnvagshistoria/ Hämtad 2012-02-09.
SMHI (2012). Sveriges meteorologiska och hydrologiska institut - Dataserier 1961-
2011. http://www.smhi.se/klimatdata/meteorologi/dataserier-2.1102. Hämtad 2012-02-
20.
Vectura Consulting AB (2011a). Miljökontrollprogram för kemiska
ogräsbekämpningsmedel. Objektnr 103877. [Opublicerat verk].
Vectura Consulting AB (2011b). Trafikverket Kontrollprogram bekämpningsmedel –
Simulering av imazapyrtransport i banvall. [Opublicerat verk].
Muntliga källor:
Cederlund, Harald. (2012a). Biträdande forskare inom mikrobiologi, SLU.
E-postkontakt, 2012-02-09.
Cederlund, Harald. (2012b). Biträdande forskare inom mikrobiologi, SLU.
E-postkontakt, 2012-05-30.
63
Forsman, Jonas (2012). Miljö- och vattenspecialist, Vectura Consulting AB.
E-postkontakt, 2012-03-22.
Jonsson, Erik (2012a). Miljöutredare Vectura Consulting AB. 2012-01-18.
Jonsson, Erik (2012b). Miljöutredare Vectura Consulting AB. 2012-03-08.
Jonsson, Erik (2012c). Miljöutredare Vectura Consulting AB. 2012-05-15.
64
BILAGA A – TYPMILJÖER FÖR DE OLIKA PROVPLATSERNA
Tabell A-1. Kombinationer närzon – fjärrzon som föreslås ingå i miljökontrollprogrammet, inkl.
redovisning av de etablerade provtagningsplatserna (Vectura, 2011a). Aktuella provplatser i denna
rapport är Ängelholm, Lunda och Hasselfors vilka är fetmarkerade i tabellen.
65
BILAGA B – TVÄRSEKTION ÖVER BANVALL VID INA
Figur B-1. Tvärsektion över banvall vid provplats 760, Ina. Banvallens översta lager består av ett tunt
lager makadam (cirka 40 cm) över ett flera meter mäktigt sandlager (Almqvist, 2004).
66
BILAGA C – UPPBYGGNAD IMAZAPYRMODELL
Imazapyrmodellens uppbyggnad i simuleringsprogrammet GoldSim kan studeras mer i
detalj i denna bilaga. Här visas modellens material (figur C-1), flöden (figur C-2),
banvallens geometri (figur C-3), massa partiklar (figur C-4) samt resultat med
osäkerheter (figur C-5). Figur C-6 visar en översikt över transporten i ett skikt i
banvallen.
Figur C-1. Material till imazapyrmodellen, innehållande halveringstid, Kd-värden för banfyllnad,
akvifärjord samt partiklar, effektiv porositet, densitet samt diffusivitet. Parametern NOLLNING ska
underlätta vid eventuell simulering med antagandet noll adsorption.
67
Figur C-2. Flöden i imazapyrmodellen innehållande nederbörd (om temperaturen är större än noll grader),
vattenhalt, partikelproduktion samt applicerad dos imazapyr på banvallen.
Figur C-3. Banvallens geometri i imazapyrmodellen samt grundvattenvolymen kan sättas här.
68
Figur C-4. Massa partiklar i banvallen respektive i grundvattnet i imazapyrmodellen.
Figur C-5. Uppställning av resultat med osäkerhet i imazapyrmodellen.
69
Figur C-6. Översikt av transporten från översta skiktet (0-10 cm) ned till det andra skiktet (10-20 cm).
70
BILAGA D – RESULTAT IMAZAPYRMODELL
Nedan presenteras simuleringsresultat skikt för skikt de första 50 cm i banvallen. Här
redovisas även simuleringsresultaten med angiven osäkerhet, alla för respektive skikt.
Figur D-1. Massa imazapyr (g) i bankmaterialet i skiktet 0 - 10 cm enligt mätning (blå linje) och enligt
simulering (röd linje).
Figur D-2. Massa imazapyr (g) i bankmaterial i skiktet 0 – 10 cm med angiven osäkerhet i
simuleringsresultat.
71
Figur D-3. Massa imazapyr (g) i bankmaterialet i skiktet 10 - 20 cm enligt mätning (blå linje) och enligt
simulering (röd linje).
Figur D-4. Massa imazapyr (g) i bankmaterial i skiktet 10 – 20 cm med angiven osäkerhet i
simuleringsresultat.
72
Figur D-5. Massa imazapyr (g) i bankmaterialet i skiktet 20 - 30 cm enligt mätning (blå linje) och enligt
simulering (röd linje).
Figur D-6. Massa imazapyr (g) i bankmaterial i skiktet 20 – 30 cm med angiven osäkerhet i
simuleringsresultat.
73
Figur D-7. Massa imazapyr (g) i bankmaterialet i skiktet 30 - 40 cm enligt mätning (blå linje) och enligt
simulering (röd linje).
Figur D-8. Massa imazapyr (g) i bankmaterial i skiktet 30 – 40 cm med angiven osäkerhet i
simuleringsresultat.
74
Figur D-9. Massa imazapyr (g) i bankmaterialet i skiktet 40 - 50 cm enligt mätning (blå linje) och enligt
simulering (röd linje).
Figur D-10. Massa imazapyr (g) i bankmaterial i skiktet 40 - 50 cm med angiven osäkerhet i
simuleringsresultat.
75
Figur D-11. Massa imazapyr (g) i grundvattnet med angiven osäkerhet i simuleringsresultat.
76
BILAGA E – KÄNSLIGHETSANALYS, IMAZAPYRMODELL Tabell E-1. Parametrar som ändrades i känslighetsanalysen med tillhörande värden (minskning och
ökning med 30 och 60 %). För värdet på Troligast, se tabell E-2.
Parameter Modellnamn Värde
Avstånd grundvattenytan (m)
Imazapyrmodell_1.1 0,4
Imazapyrmodell_1.2 0,7
Imazapyrmodell_START 1
Imazapyrmodell_1.4 1,3
Imazapyrmodell_1.5 1,6
Partikelproduktion (µg/m2/d)
Imazapyrmodell_2.1 0,18
Imazapyrmodell_2.2 0,315
Imazapyrmodell_START 0,45
Imazapyrmodell_2.4 0,585
Imazapyrmodell_2.5 0,72
Grundvattenvolym (m3)
Imazapyrmodell_3.1 0,00004
Imazapyrmodell_3.2 0,00007
Imazapyrmodell_START 0,0001
Imazapyrmodell_3.4 0,00013
Imazapyrmodell_3.5 0,00016
Nederbörd (mm/d)
Imazapyrmodell_4.1 228
Imazapyrmodell_4.2 399
Imazapyrmodell_START 570
Imazapyrmodell_4.4 741
Imazapyrmodell_4.5 912
Dos imazapyr (kg/ha)
Imazapyrmodell_5.1 0,6
Imazapyrmodell_5.2 1,05
Imazapyrmodell_START 1,5
Imazapyrmodell_5.4 1,95
Imazapyrmodell_5.5 2,4
Kd-värde i banvall (l/kg)
Imazapyrmodell_7.1 Troligast-2*0,3*Troligast
Imazapyrmodell_7.2 Troligast-0,3*Troligast
Imazapyrmodell_START Troligast
Imazapyrmodell_7.4 Troligast+0,3*Troligast
Imazapyrmodell_7.5 Troligast+0,3*2*Troligast
Halveringstid (d)
Imazapyrmodell_8.1 262,4
Imazapyrmodell_8.2 459,2
Imazapyrmodell_START 656
Imazapyrmodell_8.4 852,8
Imazapyrmodell_8.5 1 049,6
77
Tabell E-2. Uppmätta Kd-värden i varje skikt från provplatserna 760 samt 763 vid Ina – Söderhamn samt
beräknade medelvärden av dessa som ger Kd-troligast i bankmaterialet (Börjesson m.fl., 2004).
Skikt
(cm)
Kd,
provpunkt 760 (l/kg)
Kd,
provpunkt 763 (l/kg)
Kd-troligast
(l/kg)
0 - 10 7,8 5,5 6,65
10 - 20 5,9 5,9 5,90
20 - 30 5,5 4,6 5,05
30 - 40 4,8 4,4 4,60
40 - 50 2,0 2,7 2,35
50 - 60 2,5 2,9 2,70
60 - 70 2,9 3,1 3,00
70 - 80 5,7 2,8 4,25
80 - 90 12,0 4,1 8,05
90 - 10 15,5 9,3 12,4
78
BILAGA F – RESULTAT GLYFOSATMODELL
I denna bilaga redovisas resultat från simulering med glyfosat (figur F-1 till figur F-6)
och dess nedbrytningsprodukt AMPA (figur F-7 till F-12) med angivna osäkerheter.
Figur F-1. Massa glyfosat (g) i bankmaterial i skiktet 0 – 50 cm med angiven osäkerhet i simulerings-
resultat.
Figur F-2. Massa glyfosat (g) i bankmaterial i skiktet 0 – 10 cm med angiven osäkerhet i simulerings-
resultat.
79
Figur F-3 Massa glyfosat (g) i bankmaterial i skiktet 10 – 20 cm med angiven osäkerhet i simulerings-
resultat.
Figur F-4 Massa glyfosat (g) i bankmaterial i skiktet 20 – 30 cm med angiven osäkerhet i simulerings-
resultat.
80
Figur F-5. Massa glyfosat (g) i bankmaterial i skiktet 30 – 40 cm med angiven osäkerhet i simulerings-
resultat.
Figur F-6, Massa glyfosat (g) i bankmaterial i skiktet 40 – 50 cm med angiven osäkerhet i simulerings-
resultat.
81
Figur F-7. Massa AMAP (g) i bankmaterial i skiktet 0 – 50 cm med angiven osäkerhet i simulerings-
resultat.
Figur F-8. Massa AMPA (g) i bankmaterial i skiktet 0 – 10 cm med angiven osäkerhet i simulerings-
resultat.
82
Figur F-9. Massa AMPA (g) i bankmaterial i skiktet 10 – 20 cm med angiven osäkerhet i simulerings-
resultat.
Figur F-10. Massa AMPA (g) i bankmaterial i skiktet 20 – 30 cm med angiven osäkerhet i simulerings-
resultat.
83
Figur F-11. Massa AMPA (g) i bankmaterial i skiktet 30 – 40 cm med angiven osäkerhet i simulerings-
resultat.
Figur F-12. Massa AMPA (g) i bankmaterial i skiktet 40 – 50 cm med angiven osäkerhet i simulerings-
resultat.
top related